Descubren un tesoro en los nuevos catalizadores de oro

Dean Toste, profesor de química de la citada universidad, fue uno de los primeros químicos en experimentar con el oro como catalizador. Los catalizadores son materiales que aceleran las reacciones químicas. Él abrió el camino a otros científicos interesados en la versatilidad y el potencial del oro para generar productos de interés en las industrias química y farmacéutica, con mayor eficiencia y usando precursores menos tóxicos. Actualmente, ésta es un área muy activa.

Con esta clase de catalizadores de oro, se pueden desarrollar reacciones que nunca antes se habían visto.

Toste propone una nueva teoría para explicar por qué el oro tiene propiedades tan raras y prácticas como catalizador. Hasta ahora, esta hipótesis ha predicho con acierto la conducta del oro como catalizador en las nuevas reacciones químicas, y los productos resultantes.

En el corazón de su hipótesis, está la teoría especial de la relatividad, propuesta por Albert Einstein hace 102 años y que se acostumbra a ver sólo como aplicable a la cosmología. Pero el químico Kenneth Pitzer demostró hace unos 70 años que esta teoría también se aplica en la química. Otros investigadores han usado la denominada mecánica cuántica relativista para explicar el color amarillo del oro.

Toste lleva ahora un paso más allá esta explicación, vinculando a la relatividad especial con el hecho de que el oro (y quizás el platino, también muy utilizado como catalizador) actúe tanto como receptor como donante de electrones en una reacción catalítica. Los catalizadores metálicos típicos hacen una u otra función, pero no ambas.

Uno de los principios fundamentales de la relatividad es que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. La razón para esto es que los objetos se hacen más pesados, o más masivos, cuanto más deprisa viajan, y la masa se aproxima al infinito a medida que el objeto se acerca a la velocidad de la luz.

En un átomo, donde los electrones giran alrededor del núcleo, la velocidad de un electrón no logra acercarse a la velocidad de la luz hasta que el núcleo atómico se encuentra lo bastante lleno con protones, cargados positivamente. Entonces, los electrones cargados negativamente tienen que moverse más rápido para impedir ser atrapados por el núcleo positivo. Esto ocurre en los metales de transición de la tabla periódica de los elementos, metales que van desde el tantalio y el tungsteno, al platino y el oro. En el átomo de oro existen 79 protones en el núcleo, y los 79 electrones que giran a su alrededor deben hacerlo a la mitad de la velocidad de la luz.

Una serie de efectos relativistas relacionados con esto permite al oro absorber la luz azul, y por eso se ve amarillo, según esta hipótesis.

Toste propone que este mismo efecto permite que cierta capa de electrones acepte fácilmente los electrones de otras moléculas, mientras otra capa puede donar con facilidad electrones a una reacción.

De ahí que el oro sea capaz de participar en reacciones tanto como donador como aceptador de electrones, lo que lo hace muy útil catalizando reacciones en enlaces carbono-carbono, la columna vertebral de todas las moléculas orgánicas. Según Toste, el átomo de oro permite la flexibilidad suficiente para posibilitar reacciones que lleven a nuevas moléculas orgánicas.

Fuente: Solo Ciencia.