A gotas pequeñas... grandes reacciones

Fuente : http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actu-des-gouttelettes-pour-renforcer-les-reactions-chimiques-32529.php

Ali Fallah-Araghi, del ISIS (Instituto de Ciencia e Ingeniería Supramolecular, CNRS-Universidad de Estrasburgo), y varios de sus colegas han investigado acerca de la influencia del aislamiento espacial en un rango de un micrómetro sobre una reacción modelo de síntesis química. El equipo de físico-químicos descubrió que cuanto menor sea el espacio de confinamiento o en este caso, la microgota, mayor es la tasa de síntesis. Esto podría tener repercusiones en varios ámbitos científicos, por ejemplo en la investigación sobre los orígenes de la vida o el estudio de los aerosoles.

A. Fallah-Araghi y sus colegas estudiaron una reacción sencilla entre dos moléculas no fluorescentes A (una amina) y B (un aldehído), cuyo producto de reacción C (una imina) es una molécula fluorescente. Gracias a unos métodos de imagen por fluorescencia, se puede evaluar fácilmente la concentración en moléculas C, productos de la reacción química. Esta última tiene lugar en microgotas de solución acuosa dispersadas en aceite. Las microgotas se estabilizan gracias a un tensioactivo. Los investigadores produjeron emulsiones en las cuales cada gota tiene el mismo tamaño, con valores de radio probado de 8 a 34 micrómetros.

Constataron que cuanto más pequeñas eran la gotas, mayor era la concentración del producto C de la reacción. En la gota de menor tamaño, A. Fallah-Araghi y sus colegas midieron una tasa de reacción 45 veces superior a la que prevalece sin confinamiento.
Los fenómenos de adsorción y desorción al nivel de la superficie interna de la gota hacen que la concentración de las distintas especies químicas no sea uniforme a proximidad de la pared interna de la gota. Esos grados de concentración modifican la cinética de la reacción. Después de la desorción, las moléculas C se propagan hacia el interior de la gota en una longitud característica. Si esa longitud característica es pequeña en comparación al radio de la gota, la cinética de la reacción sólo se modificará cerca de la superficie, donde se concentran las moléculas de C. Por el contrario, si la gota es muy pequeña, la longitud característica de propagación será grande en comparación con el radio de la gota, y la moléculas C se repartirán por todo el volumen de la gota. Los autores del estudio calcularon que dentro de este límite, la constante de equilibrio de la reacción se vuelve inversamente proporcional al radio de la gota, de acuerdo a las observaciones realizadas.

El mecanismo evidenciado por A. Fallah-Araghi y sus colegas tiene características generales: se puede aplicar en principio a otras reacciones químicas con otras moléculas. Por ello, podría darse en varios escenarios de evolución química que los científicos imaginan para comprender los orígenes de la vida. También podría darse en el estudio de las partículas de aerosol presentes en la atmósfera, donde la concentración relativamente elevada de moléculas orgánicas sigue siendo poco conocida. También se podría pensar en la concepción y el diseño de sistemas estructurados a escala micrométrica en los que las reacciones químicas de síntesis se controlarían con precisión.

Última modificación: 10/02/2014

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