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Un raro complejo metálico de óxido nitroso, estable incluso a temperatura ambiente

Un equipo de científicos respaldado por la Unión Europea ha sintetizado un raro complejo metálico de óxido nitroso (N2O), un compuesto que disminuye la capa de ozono. Las implicaciones son que el N2O podría utilizarse en química sintética y degradarse en sustancias que no dañarían la atmósfera.

Cambio climático y medio ambiente
Investigación fundamental

El N2O, utilizado como medicamento esencial para aliviar el dolor, como oxidante inyectado en los motores de competición y como propelente de aerosoles, tiene un valor innegable para los seres humanos. También es un gas de efecto invernadero nocivo derivado principalmente de las actividades agrícolas. Aunque se encuentra presente en la atmósfera en concentraciones mucho menores que el CO2, el N2O es trescientas veces más eficaz a la hora de atrapar el calor que el CO2, lo que lo convierte en un factor peligroso que contribuye al cambio climático. Esto ha conducido a los científicos a investigar formas de limitar las emisiones de N2O y su descomposición catalítica con metales. Un estudio reciente respaldado por el proyecto SMAC-MC, financiado con fondos europeos, acaba de demostrar que el N2O puede enlazarse a los metales de una forma similar a la del CO2 mediante enlaces comparables o más fuertes que los formados por CO2. Esta capacidad abre el camino a la utilización del N2O en química sintética y a su degradación en sustancias que no dañen la atmósfera. El estudio ha sido publicado en la revista científica «Angewandte Chemie International Edition». El proceso natural de conversión del N2O en N2 y agua se puede emular en laboratorios mediante complejos metálicos catalizadores. Sin embargo, a diferencia del CO2, los complejos bien definidos del N2O con metales de transición son raros. Esto podría deberse a que el N2O es un ligando (una molécula que se enlaza a un átomo o ion metálico) pobre comparado con el CO2. Para averiguar el cómo y el porqué, el equipo de investigación sintetizó complejos metálicos comparables de N2O y CO2 y estudió la interacción metal-ligando.

Demostración de la capacidad de enlace fuerte del N2O.

Los resultados del estudio fueron inesperados. Los investigadores demostraron que la capacidad del N2O para enlazarse al metal es, de hecho, tan buena, o incluso mejor, que la del CO2. El Prof. Heikki M. Tuononen, coautor del estudio e investigador principal de SMAC-MC, de la Universidad de Jyväskylä, indica en una nota de prensa publicada en el sitio web «EurekAlert!»: «Parece ser que el carácter oxidante del N2O es mayoritariamente, si no enteramente, responsable de la escasez de complejos metálicos que emplean este ligando». El Dr. Chris Gendy, coautor del estudio, de la Universidad de Jyväskylä, explica en el mismo artículo: «Cuando ya tuvimos la pareja metálica adecuada para el N2O, su enlace era tan fuerte que pudo incluso aislarse y caracterizarse a temperatura ambiente un raro complejo unido lateralmente». El trabajo de investigación demuestra que es posible el diseño de complejos de N2O más estables y allana el camino para el uso del N2O en química sintética. El Prof. Tuononen observa: «El N2O es, en muchos sentidos, un gran oxidante. Es termodinámicamente estable, relativamente barato y genera N2 como único subproducto». El Prof. Roland Roesler, coautor del estudio, de la Universidad de Calgary, añade: «Sería realmente estupendo ver un uso más extendido del N2O como oxidante en reacciones catalizadas por metales. Al mismo tiempo, no debemos olvidar la función que desempeña en la atmósfera». «La naturaleza ha encontrado elegantes vías enzimáticas para convertir el N2O en productos inocuos para la atmósfera». Los investigadores concluyen en la misma nota de prensa: «Debemos apostar por hacer lo mismo con nuestras emisiones antropogénicas mediante el uso de nuevos catalizadores». Los logros del equipo impulsan el objetivo del proyecto SMAC-MC (Small Molecule Activation by Main-Group Compounds) de fomentar avances en el diseño de nuevos compuestos basados en elementos de los grupos principales para la activación de moléculas pequeñas. Para obtener más información, consulte: proyecto SMAC-MC

Palabras clave

SMAC-MC, óxido nitroso, N2O, CO2, complejo metálico, oxidante, atmósfera