El universo est\u00e1 inundado de miles de millones de sustancias qu\u00edmicas, cada una de las cuales es un peque\u00f1o pinchazo de potencial. Y s\u00f3lo hemos identificado el 1% de ellos. Los cient\u00edficos creen que compuestos qu\u00edmicos no descubiertos podr\u00edan ayudar a eliminar los gases de efecto invernadero o desencadenar un avance m\u00e9dico muy parecido a lo que hizo la penicilina.<\/p>\n\n\n\n
Pero primero dejemos claro esto: no es que los qu\u00edmicos no tengan curiosidad. Desde que el qu\u00edmico ruso Dmitri Mendeleev invent\u00f3 la tabla peri\u00f3dica de elementos en 1869, que es b\u00e1sicamente una caja de Lego de qu\u00edmico, los cient\u00edficos han ido descubriendo las sustancias qu\u00edmicas que ayudaron a definir el mundo moderno. Necesit\u00e1bamos la fusi\u00f3n nuclear (disparar \u00e1tomos entre s\u00ed a la velocidad de la luz) para formar el \u00faltimo pu\u00f1ado de elementos. El elemento 117, el teneso, fue sintetizado de esta manera en 2010.<\/p>\n\n\n\n
Pero para comprender la escala completa del universo qu\u00edmico, tambi\u00e9n es necesario comprender los compuestos qu\u00edmicos. Algunos se forman naturalmente. El agua, por supuesto, est\u00e1 hecha de hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno. Otros, como el nailon, se descubrieron en experimentos de laboratorio y se fabrican en industrias.<\/p>\n\n\n\n
Los elementos est\u00e1n formados por un tipo de \u00e1tomo y los \u00e1tomos est\u00e1n formados por part\u00edculas a\u00fan m\u00e1s peque\u00f1as, incluidos electrones y protones. Todos los compuestos qu\u00edmicos est\u00e1n formados por dos o m\u00e1s \u00e1tomos. Aunque es posible que queden elementos por descubrir, es poco probable. Entonces, \u00bfcu\u00e1ntos compuestos qu\u00edmicos podemos producir con los 118 tipos diferentes de bloques de Lego que conocemos actualmente?<\/p>\n\n\n\n
Grandes n\u00fameros Hay alrededor de 1,6 millones de compuestos de tres \u00e1tomos como H\u20820 (agua) y C0\u2082 (di\u00f3xido de carbono), que es la poblaci\u00f3n de Birmingham y Edimburgo juntas. Una vez que alcancemos compuestos de cuatro y cinco \u00e1tomos, necesitar\u00edamos que todos en la Tierra produjeran tres compuestos cada uno. Y para producir todos estos compuestos qu\u00edmicos, tambi\u00e9n necesitar\u00edamos reciclar todos los materiales del universo varias veces.<\/p>\n\n\n\n Pero esto es una simplificaci\u00f3n, por supuesto. Cosas como la estructura de un compuesto y su estabilidad pueden hacerlo m\u00e1s complejo y dif\u00edcil de elaborar.<\/p>\n\n\n\n El compuesto qu\u00edmico m\u00e1s grande que se ha creado hasta ahora se cre\u00f3 en 2009 y tiene casi 3 millones de \u00e1tomos. A\u00fan no estamos seguros de qu\u00e9 hace, pero se utilizan compuestos similares para proteger los medicamentos contra el c\u00e1ncer en el cuerpo hasta que lleguen al lugar correcto.<\/p>\n\n\n\n Pero espera, \u00a1la qu\u00edmica tiene reglas!<\/p>\n\n\n\n \u00bfSeguramente no todos esos compuestos son posibles? Al carbono normalmente le gusta estar unido a entre uno y cuatro \u00e1tomos m\u00e1s, pero muy ocasionalmente, durante cortos per\u00edodos de tiempo, es posible tener cinco. Imaginemos un autob\u00fas con una capacidad m\u00e1xima de cuatro personas. El autob\u00fas est\u00e1 en la parada y la gente sube y baja. Mientras la gente se mueve, por un momento, puede haber m\u00e1s de cuatro personas en el autob\u00fas.<\/p>\n\n\n\n Algunos qu\u00edmicos pasan toda su carrera tratando de crear compuestos que, seg\u00fan las reglas de la qu\u00edmica, no deber\u00edan existir. A veces tienen \u00e9xito. Otra cuesti\u00f3n con la que tienen que lidiar los cient\u00edficos es si el compuesto que quieren s\u00f3lo puede existir en el espacio o en ambientes extremos. Piensa en el inmenso calor y presi\u00f3n que se encuentran en los respiraderos hidrotermales, que son como g\u00e9iseres pero en el fondo del oc\u00e9ano.<\/p>\n\n\n\n C\u00f3mo los cient\u00edficos buscan nuevos compuestos Volviendo a Lego, es como construir una casa y luego una casa ligeramente diferente, o comprar ladrillos nuevos y agregar un segundo piso. Muchos qu\u00edmicos pasan sus carreras explorando una de estas casas qu\u00edmicas.<\/p>\n\n\n\n Pero, \u00bfc\u00f3mo buscar\u00edamos una qu\u00edmica verdaderamente nueva, es decir, inc\u00f3gnitas desconocidas?<\/p>\n\n\n\n Una forma en que los qu\u00edmicos aprenden sobre nuevos compuestos es observando el mundo natural. La penicilina se encontr\u00f3 de esta manera en 1928, cuando Alexander Fleming observ\u00f3 que el moho en sus placas de Petri imped\u00eda el crecimiento de bacterias.<\/p>\n\n\n\n M\u00e1s de una d\u00e9cada despu\u00e9s, en 1939, Howard Florey descubri\u00f3 c\u00f3mo cultivar penicilina en cantidades \u00fatiles, todav\u00eda utilizando moho. Pero a Dorothy Crowfoot Hodgkin le llev\u00f3 a\u00fan m\u00e1s tiempo, hasta 1945, identificar la estructura qu\u00edmica de la penicilina.<\/p>\n\n\n\n Esto es importante porque parte de la estructura de la penicilina contiene \u00e1tomos dispuestos en un cuadrado, que es una disposici\u00f3n qu\u00edmica inusual que pocos qu\u00edmicos adivinar\u00edan y es dif\u00edcil de hacer. Comprender la estructura de la penicilina significaba que sab\u00edamos c\u00f3mo era y pod\u00edamos buscar a sus primos qu\u00edmicos. Si eres al\u00e9rgico a la penicilina y necesitas un antibi\u00f3tico alternativo, debes agradecerle a Crowfoot Hodgkin.<\/p>\n\n\n\n Hoy en d\u00eda, es mucho m\u00e1s f\u00e1cil determinar la estructura de nuevos compuestos. La t\u00e9cnica de rayos X que invent\u00f3 Crowfoot Hodgkin para identificar la estructura de la penicilina todav\u00eda se utiliza en todo el mundo para estudiar compuestos. Y la misma t\u00e9cnica de resonancia magn\u00e9tica que utilizan los hospitales para diagnosticar enfermedades tambi\u00e9n se puede utilizar con compuestos qu\u00edmicos para determinar su estructura.<\/p>\n\n\n\n Pero incluso si un qu\u00edmico adivinara una estructura completamente nueva y no relacionada con ning\u00fan compuesto conocido en la Tierra, todav\u00eda tendr\u00eda que crearla, que es la parte dif\u00edcil. Descubrir que un compuesto qu\u00edmico podr\u00eda existir no indica c\u00f3mo est\u00e1 estructurado ni qu\u00e9 condiciones se necesitan para producirlo.<\/p>\n\n\n\n Para muchos compuestos \u00fatiles, como la penicilina, es m\u00e1s f\u00e1cil y econ\u00f3mico “cultivarlos” y extraerlos de mohos, plantas o insectos. Por eso, los cient\u00edficos que buscan nueva qu\u00edmica todav\u00eda buscan inspiraci\u00f3n en los rincones m\u00e1s peque\u00f1os del mundo que nos rodea.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Podemos empezar por hacer todos los compuestos de dos \u00e1tomos. Hay muchos de estos: N2 (nitr\u00f3geno) y O2 (ox\u00edgeno) juntos constituyen el 99% de nuestro aire. Probablemente a un qu\u00edmico le tomar\u00eda alrededor de un a\u00f1o producir un compuesto y, en teor\u00eda, hay 6.903 compuestos de dos \u00e1tomos. As\u00ed que es un pueblo de qu\u00edmicos que trabajan un a\u00f1o s\u00f3lo para crear todos los compuestos posibles de dos \u00e1tomos.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Es cierto que hay reglas, pero son un poco flexibles, lo que crea m\u00e1s posibilidades para los compuestos qu\u00edmicos. Incluso los “gases nobles” solitarios (incluidos el ne\u00f3n, el arg\u00f3n, el xen\u00f3n y el helio), que tienden a no unirse con nada, a veces forman compuestos. El hidruro de arg\u00f3n, ArH+, no existe de forma natural en la Tierra, pero se ha encontrado en el espacio. Los cient\u00edficos han podido fabricar versiones sint\u00e9ticas en laboratorios que replican las condiciones del espacio profundo. Entonces, si incluye ambientes extremos en sus c\u00e1lculos, la cantidad de compuestos posibles aumenta.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>A menudo, la respuesta es buscar compuestos relacionados con otros que ya se conocen. Hay dos formas principales de hacer esto. Se trata de tomar un compuesto conocido y cambiarlo un poco: a\u00f1adiendo, eliminando o intercambiando algunos \u00e1tomos. Otra es tomar una reacci\u00f3n qu\u00edmica conocida y utilizar nuevos materiales de partida. Es entonces cuando el m\u00e9todo de creaci\u00f3n es el mismo pero los productos pueden ser bastante diferentes. Ambos m\u00e9todos son formas de buscar inc\u00f3gnitas conocidas.<\/p>\n\n\n\n