En profundidad Fig. 2. Formación de redes pto y tbo. Izquierda: Núcleo metálico con geometría cuadrangular plana. Centro: Ligando de geometría triangular. Derecha: Representación simplificada de las unidades de red pto (arriba) y tbo (abajo) resultantes de la combinación de los elementos anteriores. (Fuente: Anales de la Real Sociedad Española de Química, ISSN 1575-3417, Nº. 3, 2012, págs. 190-196). materiales mediante la incorporación de macromoléculas dentro de estructuras suficientemente robustas, para que actúen como centros dinámicos que puedan responder a ciertos estímulos con cambios en su esqueleto, incluso de movimiento. Estos avances abren las puertas a una serie de aplicaciones tecnológicas de alto interés que se describen más adelante. Fenómenos de adsorción La capacidad de estas estructuras para retener o transformar sustan-cias está basada en los fenómenos de adsorción que tienen lugar en el interior de sus poros. La adsorción molecular consiste en la interacción de las moléculas de un gas (o flui-do) con la superficie de un sólido, de modo que cuando dichas moléculas impactan la superficie sólida quedan adheridas a ella espontáneamente li-berando energía. Según sea más fuer-te o más débil el enlace que se forma entre las moléculas y la superficie só-lida, la energía liberada será mayor o menor y, por ende, podrán producirse o no transformaciones químicas. En general, se distinguen dos meca-nismos en los procesos de adsorción: los físicos y los químicos. La adsorción física o fisisorción se produce median-te interacciones débiles (las llamadas fuerzas de Van der Waals) que no des-encadenan cambios químicos. La ener-gía involucrada en este tipo de enlaces es suficientemente baja como para que el proceso sea fácilmente reversible (desorción), por ejemplo, aumentando la temperatura, reduciendo la presión, etc. Este fenómeno se produce en multica-pa, es decir, una vez formada la primera capa de gas-sólido, nuevas moléculas del gas interaccionan espontáneamente con las ya adsorbidas. Como se aprecia en la figura 3, las moléculas de gas se apilan sobre el sólido ocupando un ta-maño mucho menor que en estado ga-seoso. Este mecanismo tiene especial interés en aplicaciones como el almace-namiento o la separación de gases. Por el contrario, en los mecanismos de adsorción química o quimisorción las interacciones gas-sólido son mucho más fuertes; se forman enlaces co-valentes liberando suficiente energía como para inducir reacciones químicas en el gas. La figura 4 muestra los dis-tintos estados que atraviesa el gas hi-drógeno (H2) al ser quimisorbido. Inicial-mente las moléculas de H2 se adsorben sobre la superficie sólida (a) liberando una energía suficientemente alta como para inducir la ruptura del enlace intra-molecular H-H. La molécula, por tanto, atraviesa un estado de transición (b) en el que coexisten el enlace intramole-cular debilitado y los enlaces de cada átomo de hidrógeno con la superficie sólida. Finalmente se produce la diso-ciación total de H2 (c), quedando cada átomo individualmente unido al sólido (H-sólido). Se ha alterado la identidad química de ambos materiales. En muchos casos, la quimisorción de un compuesto favorece su reacción con otros compuestos presentes en el medio, es decir, que originan procesos catalíticos. En el ejemplo de la figura 4 (d), los átomos de hidrógeno quimisor-bidos reaccionan con una molécula de tetrafluoroetileno (CF4) obteniéndose como producto una molécula de tetra- Fig. 3. Representación esquemática de la fisisorción de hidrógeno (H2) sobre una superficie sólida en multicapa formando enlaces inter-moleculares débiles. (Fuente: Elaboración propia). Fig. 4. Químisorción de hidrógeno (H2) y su reacción con gas tetrafluoroetileno (C2F4) mostrando los distintos estados del proceso: (a): Adsorción inicial de H2. Las interacciones están representadas con líneas naranjas intermitentes. (b) Estado de transición. (c) Disociación total de H2. (d) Reacción química de los átomos H con una molécula de C2F4. (Fuente: Elaboración propia). 16 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 63. Cuarto trimestre 2019
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