El universo está lleno de miles de millones de sustancias químicas, cada una de las cuales representa una pequeña cantidad de potencial. Acabamos de especificar 1 por ciento de ellos.
Los científicos creen que compuestos químicos no descubiertos podrían hacer esto Ayudar a eliminar los gases de efecto invernaderoO conducir a un avance médico, como lo hizo la penicilina.
Pero primero aclaremos esto: no es que los químicos no tengan curiosidad. Desde el químico ruso Dmitri Mendeleev inventado Tabla periódica de los elementos En 1869, esencialmente una caja de química de Lego, los científicos descubrieron sustancias químicas que ayudaron a definir el mundo moderno.
Necesitábamos la fusión nuclear (disparar átomos entre sí a la velocidad de la luz) para crear el último puñado de elementos. elemento 117, TennesseeFue fabricado en 2010 de esta manera.
Pero para comprender el alcance completo del universo químico, es necesario comprender Compuestos químicos también. Algunos de ellos se producen de forma natural, ya que el agua está compuesta naturalmente de hidrógeno y oxígeno. Otros, como nylonFueron descubiertos en experimentos de laboratorio y se fabrican en fábricas.
Los elementos están formados por un tipo de átomo.Y Los átomos están formados por partículas más pequeñas. Incluyendo electrones y protones. Todos los compuestos químicos están formados por dos o más átomos. Aunque es posible que queden objetos por descubrir, esto es poco probable.
Entonces ¿cuánto? Compuestos químicos ¿Podríamos fabricar los 118 tipos diferentes de ladrillos Lego que conocemos actualmente?
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números grandes
Podemos empezar haciendo cada Compuestos diatómicos. Hay muchos de estos: N2 (nitrógeno) y O2 (Oxígeno) Juntos constituyen el 99 por ciento del aire.
Probablemente a un químico le tomaría alrededor de un año producir un compuesto, y en teoría hay 6.903 compuestos diatómicos. Así que éste es un pueblo de químicos que trabajan durante un año sólo para crear todos los compuestos posibles formados por dos átomos.
Hay alrededor de 1,6 millones de compuestos triatómicos como el H.2O (agua) y dióxido de carbono2 (dióxido de carbono), que es la población de Birmingham y Edimburgo combinadas. Una vez que lleguemos a los compuestos formados por cuatro y cinco átomos, necesitaremos que cada persona en la Tierra produzca tres compuestos cada uno. y para hacer Todos estos compuestos químicosTambién necesitaríamos reciclar muchas veces toda la materia del universo.
Pero esto es, por supuesto, una simplificación. Cosas como la estructura y la estabilidad del compuesto pueden hacerlo más complejo y difícil de fabricar.
Es el compuesto químico más grande jamás creado Hecho en 2009 Contiene aproximadamente 3 millones de átomos. Sin embargo, aún no estamos seguros de qué hace. Vehículos similares Se utiliza para proteger los medicamentos contra el cáncer en el cuerpo hasta que lleguen a su lugar correcto.
Pero bueno, ¡la química tiene reglas!
¿Seguramente no todos estos compuestos son posibles?
Es cierto que hay reglas, pero son algo flexibles, lo que crea más posibilidades para los compuestos químicos.
Incluso el únicoGases nobles(incluidos neón, argón, xenón y helio), que tienden a no unirse a nada, A veces forman compuestos. Hidruro de argón, ArH+ No existen de forma natural en la Tierra pero se han encontrado en el espacio.
Los científicos han podido crear versiones artificiales en laboratorios que imitan las condiciones del espacio profundo. Por lo tanto, si incluye ambientes extremos en sus cálculos, la cantidad de compuestos potenciales aumenta.
Al carbono generalmente le gusta unirse entre un átomo y otros cuatro átomos, pero a veces, durante cortos períodos de tiempo, Cinco posibles. Imagina un autobús con capacidad máxima para cuatro personas. El autobús está en la parada, la gente sube y baja; Según se mueve la gente, en definitiva, puedes tener más de cuatro personas en el autobús.
Algunos químicos pasan toda su carrera intentando crear compuestos que no deberían existir según las reglas de la química. A veces lo consiguen.
Otra cuestión a la que deben enfrentarse los científicos es si el compuesto que quieren sólo puede existir en el espacio o en ambientes extremos (pensemos en el calor y la presión extremos que se encuentran en el espacio). Respiraderos hidrotermalesLos cuales son similares a los géiseres, pero en el fondo del océano.
¿Cómo buscan los científicos nuevos compuestos?
La respuesta suele ser buscar compuestos que estén relacionados con compuestos ya conocidos.
Hay dos formas principales de hacer esto. Una es tomar un compuesto conocido y cambiarlo ligeramente, agregando, eliminando o intercambiando algunos átomos. Otra es tomar una reacción química conocida y utilizar nuevos materiales de partida. Esto sucede cuando el método de creación es el mismo pero los productos pueden ser completamente diferentes. Ambos métodos son formas de buscar lo desconocido conocido.
Volviendo a Lego, es como construir una casa y luego una casa ligeramente diferente, o comprar ladrillos nuevos y agregar un segundo piso. muchos químicos pasar su vida profesional Explora una de estas casas químicas.
Pero ¿cómo podemos buscar una química verdaderamente nueva, es decir, lo desconocido?
Una forma en que los químicos aprenden sobre nuevos compuestos es observando el mundo natural. La penicilina se descubrió de esta manera en 1928, cuando Alexander Fleming notó moho en sus placas de Petri. Prevenir el crecimiento de bacterias..
Más de una década después, en 1939, Howard Florey Descubrieron cómo cultivar penicilina en cantidades útiles, sin dejar de utilizar el moho. Pero pasó mucho más tiempo hasta 1945. Dorothy Crowfoot Hodgkin Identificar la estructura química de la penicilina.
Esto es importante porque parte de la estructura de la penicilina contiene átomos dispuestos en un cuadrado, una disposición química inusual que pocos químicos adivinarían y que es difícil de hacer.
Comprender la estructura de la penicilina significa que sabemos cómo se ve y podemos buscar sus primos químicos. Si es alérgico a la penicilina y necesita un antibiótico alternativo, se lo debe agradecer a Crowfoot Hodgkin.
Hoy en día es mucho más fácil determinar la estructura de nuevos compuestos. La técnica de rayos X inventada por Crofoot-Hodgkin en su camino para identificar la estructura de la penicilina todavía se utiliza en todo el mundo para estudiar los compuestos. La misma tecnología de resonancia magnética que utilizan los hospitales para diagnosticar la enfermedad podría hacer eso También se pueden utilizar en compuestos químicos. Trabajar en su estructura.
Pero incluso si un químico adivina una estructura completamente nueva que no está relacionada con ningún compuesto conocido en la Tierra, todavía tiene que crearla, que es la parte difícil. Saber que un compuesto químico puede existir no indica cómo formarlo ni las condiciones necesarias para formarlo.
Para muchos compuestos beneficiosos, p.e. PenicilinaEs más fácil y económico «cultivarlos» y extraerlos de mohos, plantas o insectos. Por eso, los científicos que buscan nueva química todavía suelen buscar inspiración en los rincones más pequeños del mundo que nos rodea.
Mateo Adicottprofesor titular de materias funcionales, Universidad de Nottingham Trent
Este artículo fue republicado desde Conversación Bajo licencia Creative Commons. Leer el Artículo original.
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