jueves, 25 de julio de 2013

Los protones saltan de una molécula de agua a otra en condiciones energéticas adecuadas

Los protones, como los iones de hidrógeno cargados positivamente, se mueven rápidamente en el agua de una molécula a otra, por lo cual la conductividad del agua es relativamente alta. El principio de conducción del protón en el agua se conoce desde hace 200 años y se denomina mecanismo Grotthuss. Está basado en la asunción de que no es un solo protón específico moviéndose de una molécula a otra, sino que hay escisión de enlaces. Un protón se acopla a una molécula y esto causa que otro protón deje dicha molécula y se una a otra en algún otro lugar. Este intercambio de protones se podría comparar con una fila de cubos para explicar la rápida difusión de los protones individuales. Sin embargo, este concepto simplifica demasiado la situación y contrasta con la complejidad de la estructura del agua.

Ahora, un grupo de investigadores ha sido capaz de analizar el mecanismo más en detalle usando cálculos teóricos y ha demostrado que la actualmente aceptada imagen de la difusión del protón podría necesitar una revisión, ya que la simulación muestra que el cruce de una molécula de agua a otra tiene lugar más rápido de lo que se pensaba y existe un periodo de espera hasta el siguiente cruce.

Los investigadores mostraron que la difusión de protones e iones de hidróxido tiene lugar durante periodos de intensa actividad que involucran saltos de protones concertados, seguidos por periodos de descanso. En el modelo de difusión del protón desarrollado por los investigadores, la red de puentes de hidrógeno es equivalente a una agregación de anillos cerrados. Las cadenas de protones resultantes sirven como "carretera" en la red de puentes de hidrógeno que hace posible los saltos largos a través de las formaciones de enlaces puente de hidrógeno. Las moléculas de agua "danzan" unas alrededor de otras hasta que consiguen un estatus energéticamente favorable. Solo entonces un protón saltará a lo largo de la "carretera" hacia otra molécula. Como resultado, hay una formación temporal de moléculas de agua protonadas con tres protones.

Via Mainz

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