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Volumen 17 - Nº 102 Diciembe 2007 Enero 2008 |
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Volumen 17 - Nº 102 Diciembe 2007 Enero 2008 |
El premio Nobel de química 2007 fue dado a Gerhard Ertl (nacido en Alemania en 1936), del Instituto Fritz Haber, Berlín, perteneciente a la Max Planck Gesellschaft, por sus estudios de procesos químicos en superficies sólidas.
La química de superficies estudia el comportamiento de átomos y moléculas en las superficies de los materiales. Las reacciones químicas superficiales tienen un importante cometido en la industria química y en sistemas naturales. Es una rama de la química que ayuda a responder preguntas muy diversas, como por qué se oxida el acero, cómo se producen los fertilizantes, cómo funciona el catalizador de los automóviles y por qué se deteriora la capa de ozono. Asimismo, el conocimiento de las reacciones químicas que tienen lugar en superficies ayuda a producir energía renovable de modo eficiente y a crear materiales para la industria electrónica.
Durante muchos años los científicos han estudiado diversos fenómenos que ocurren en las superficies de los materiales. Uno es la adsorción, que ocurre cuando una molécula choca con una superficie sólida y queda retenida en ella. Luego puede moverse de un lugar de la superficie a otro, fenómeno llamado difusión, o puede abandonar la superficie, lo que se denomina desorción. La interacción entre la superficie y la molécula adsorbida puede ocasionar la disociación de la molécula, es decir, la ruptura de sus enlaces químicos, con la consiguiente generación de fragmentos atómicos o moleculares que, a su vez, pueden difundir hasta entrar en colisión con otras especies superficiales, con las que pueden reaccionar, formar nuevos enlaces y generar nuevas moléculas. Por ejemplo, la reacción entre hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2) para generar amoníaco (NH3) sobre una superficie de hierro (Fe) implica primero la adsorción de H2 y N2, luego su disociación para generar átomos de H y N, que se difunden y entran en colisión entre ellos, con lo que se hidrogenan los átomos de N para formar NH3. Este se desorbe inmediatamente de la superficie. Para poder estudiar estos fenómenos, los investigadores crearon instrumentos que les permitieran observar directamente los procesos químicos superficiales.
El estudio de tales procesos tiene una larga historia. En 1912, el francés Paul Sabatier (1854-1941) recibió el premio Nobel de química por un método de hidrogenación de moléculas orgánicas en presencia de un metal. No se sabía entonces que el paso crucial de esta reacción sucede en la superficie del metal, que primero adsorbe moléculas de hidrógeno, las que luego se disocian para generar átomos de hidrógeno. En 1932 el mismo premio fue otorgado al estadounidense Irving Langmuir (1881-1957) por contribuciones tan fundamentales a la química de superficies que muchos lo consideran el fundador de la disciplina. Los avances de esta se vieron demorados por la falta de instrumentos que permitieran estudiar directamente fenómenos moleculares sobre superficies, hasta que, a comienzos de la década de 1960, Gerhard Ertl, el actual galardonado, comenzó a desarrollar métodos basados en la tecnología del ultravacío.
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