Avanço significativo na química dos compostos fluorados
Ultrapassar a "parede de flúor": os investigadores observam pela primeira vez o efeito de túnel de átomos pesados
Uma equipa internacional de investigação constituída por cientistas da Freie Universität Berlin e do Centro Nacional Francês de Investigação Científica (CNRS), em conjunto com a Université de Lorraine em Metz, França, conseguiu um avanço significativo na química dos compostos fluorados. Com a ajuda de simulações químicas quânticas, foi possível provar pela primeira vez que os átomos de flúor pesados também podem fazer um "túnel", ou seja, transformar-se entre dois estados. O estudo "Experimental Observation of Quantum Mechanical Fluorine Tunneling" foi publicado na revista científica Nature Communications. Este estudo abre novas perspectivas para o controlo das reacções químicas e para compreender melhor o que torna certos compostos fluorados particularmente estáveis ou reactivos.
O flúor e os compostos fluorados são comuns na nossa vida quotidiana. Os grupos fluorados melhoram a absorção de medicamentos no organismo; os compostos fluorados tornam as baterias dos telemóveis mais eficientes e permitem-lhes durar mais tempo; e o flúor presente na pasta de dentes previne as cáries. Ao mesmo tempo, as substâncias per e polifluoroalquílicas (PFAS) representam um problema crescente para a saúde humana e o ambiente.
É necessária uma investigação aprofundada sobre a ciência subjacente às interações produzidas pelo flúor e seus compostos, a fim de compreender plenamente os efeitos positivos e negativos do flúor nos compostos. Este é um dos objectivos do Centro de Investigação Colaborativa (CRC) 1349 "Interações específicas do flúor", que tem sido financiado pela Fundação Alemã de Investigação (DFG) desde 2019. No âmbito do CRC 1349, as equipas lideradas pelo Professor Sebastian Hasenstab-Riedel e pela Professora Beate Paulus da Freie Universität Berlin, juntamente com o Professor Jean Christophe Tremblay do Centro Nacional Francês de Investigação Científica (CNRS), em conjunto com a Université de Lorraine em Metz, França, descobriram agora uma interação única específica do flúor.
Há mais de uma década, Hasenstab-Riedel e a sua equipa conseguiram capturar uma molécula invulgar num cristal de néon a -270°C. Esta molécula - um anião composto por apenas cinco átomos de flúor fortemente empacotados, altamente carregados e instáveis - não deveria existir. E, no entanto, a molécula manteve-se surpreendentemente estável.
Para compreender o que mantinha esta molécula unida, os investigadores da equipa de Paulus, juntamente com Tremblay, efectuaram cálculos exaustivos e simulações de mecânica quântica. Depararam-se com um efeito surpreendente que, até então, tinha sido observado sobretudo no hidrogénio, que é muito leve, mas que era considerado praticamente impossível para o átomo de flúor, relativamente pesado. Os investigadores conseguiram provar que mesmo os átomos de flúor podem efetivamente fazer um túnel - ou seja, fazer com que uma molécula se transforme espontaneamente entre dois estados que estão realmente separados por uma barreira de energia finita.
Este tipo de tunelamento já tinha sido observado noutras moléculas de elementos muito mais leves, como o hidrogénio e o oxigénio. Até agora, os investigadores partiam do princípio de que os átomos de flúor eram demasiado pesados para fazer o tunelamento, razão pela qual tendiam a falar de uma "parede de flúor" quando se tratava de tunelamento.
No entanto, este novo estudo parece significar uma mudança de paradigma. A combinação de condições especiais de ligação em moléculas que estão presas num espaço muito pequeno parece tornar possível o tunelamento de átomos mais pesados do que o oxigénio. "As descobertas não se limitam a alargar a nossa compreensão das ligações químicas em compostos fluorados", afirma o Dr. Carsten Müller da Freie Universität Berlin, primeiro autor do estudo. "Também nos forneceram novas ferramentas para controlar as reacções moleculares de uma forma orientada - quer seja na investigação de materiais, na medicina ou na conceção de novas tecnologias."
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Outras notícias do departamento ciência
