Cientistas demonstram a existência de novo tipo de ligação química

(Com Sciam e The Hindu Business Line)

Na aula de química, aprendemos que existem as ligações químicas iônicas, as covalentes, as metálicas e as covalentes coordenadas. Desde a descoberta das ligações químicas metálicas, ainda na primeira metade do século XX, nenhum outro tipo de ligação química havia sido descoberto. Esse paradigma mudou recentemente.

Uma lei geral em relação às ligações químicas é a de que “quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação química”. Em 1989, no acelerador de partículas da Universidade de Vancouver, essa regra foi quebrada: as ligações químicas pareciam mais lentas à medida que a temperatura de uma reação entre bromo e muônio aumentava.

O bromo é um elemento conhecido pela maioria das pessoas que tem alguma familiaridade com Química, mas o muônio não. O muônio é um átomo extremamente exótico, descoberto em 1960 e composto de um antimúon (com carga positiva de 1) e por um elétron (com carga negativa de 1). O antimúon, por sua vez, é um múon com carga invertida. E o múon é uma partícula elementar da família dos léptons, bastante instável e com algumas características semelhantes ao elétron.

Nessa experiência, de 1989, aconteceu algo muito inusitado: a reação de tornou mais lenta quando a temperatura subiu, e as partículas pareciam “formar uma estrutura intermediária mantida por uma estrutura vibracional”, de acordo com o pesquisador Donald Fleming, da University of British Columbia. O átomo de muônio, mais leve, passou a se mover entre dois átomos de bromo “como uma bola de ping pong quicando entre duas bolas de boliche”.

Naquela época, os equipamentos de medição de partículas eram menos precisos, e essa ligação “vibracional” não pôde ser comprovada. No entanto, a capacidade dos químicos em monitorar mudanças nos estados de energia dos átomos melhorou de forma substancial nas últimas duas décadas, e, há três anos atrás, a experiência foi repetida no Rutherford Appleton Laboratory, na Inglaterra, com colaboração de pesquisadores da Universidade Livre de Berlim e da Universidade de Saitama, no Japão.

Comparação entre outras ligações químicas feitas com bromo com as ligações vibracionais formando BrMuBr  (Fonte: Zme Science)

Comparação entre outras ligações químicas feitas com bromo com as ligações vibracionais formando BrMuBr, extreaída do trabalho original  (Fonte: Zme Science)

Os resultados foram divulgados no último mês de dezembro na revista alemã Angewandte Chemie International Edition, provando a ligação química BrMuBr e mostrando que ela não é fruto de nenhum dos outros tipos de ligação química conhecida, sendo necessariamente fruto de uma ligação vibracional, com características totalmente distintas, como mostrado na figura acima.

O trabalho confirma que as ligações vibracionais, mesmo sendo temporárias, devem ser adicionadas à lista de ligações químicas conhecidas. A equipe de Donald Fleming diz que, apesar do sistema bromo-muônio ser ideal para a demonstração desse tipo de ligação, é possível verificar esse tipo de ligação entre outros átomos leves e pesado, e esse será o objetivo nos próximos passos da pesquisa.

Referência

Fleming, D. G., Manz, J., Sato, K. and Takayanagi, T. (2014), “Fundamental Change in the Nature of Chemical Bonding by Isotopic Substitution.” Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201408211

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