Proyectos
Evaluación fisicoquímica del control que ejerce la estructura molecular del sustrato orgánico en la dinámica global de la reacción oscilante de Belousov-Zhabotinsky.
Resumen
La reacción química oscilante de Belousov-Zhabotinsky fue descubierta por Belousov en 1955 y estudiada de manera sistemática por Zhabotinsky en la década de 1960. Durante la segunda mitad del siglo XX la reacción BZ se convirtió en una paradigma para la química, la biología y la física, en cuanto a las teorías alrededor del equilibrio, las irreversibilidades y la evolución. Gerhart Ertl, premio nobel de química en 2007, ve a la reacción B-Z como el paradigma de los fenómenos de auto-organización y le da el status que tiene la mosca de la fruta en el desarrollo de la genética molecular{Mikhailov, A. S., & Ertl, G. (2017). The Belousov–Zhabotinsky Reaction. In Chemical Complexity (pp. 89-103). Springer, Cham.}. En la decada de 1980 el estudio de las reacciones oscilantes y del emergente campo de la dinámica química no-lineal inundó la literatura científica con publicaciones de estudios experimentales, matemáticos, computacionales, de educación y divulgación y múltiples aplicaciones exóticas de la reacción {R. Field & M. Burger. Oscillations and traveling waves in chemical systems. Wiley. 1985}.Ilya Prigogine, premio nobel de química en 1977, consideró que con las reacciones oscilantes y la dinámica química no-lineal había nacido la nueva química. A pesar de los grandes avances logrados en más de 60 años, aún quedan aspectos fundamentales del mecanismo de la reacción B-Z por resolver. La evidencia experimental muestra que el mecanismo más elaborado de 80 pasos de reacción no es capaz de explicar cuantitativamente el comportamiento experimental de la reacción{Gyorgyi, L., Turányi, T., & Field, R. J. (1990). Mechanistic details of the oscillatory Belousov-Zhabotinskii reaction. Journal of physical chemistry, 94(18), 7162-7170.}. El mecanismo de la reacción B-Z articula un control cinético y termodinámico en tres grandes etapas de reacción: una de reacciones inorgánicas que generan varios intermedios de reacción derivados del halato, una orgánica donde el sustrato orgánico hace un control cinético de la concentración de los derivados inorgánicos y una tercera donde el catalizador ion metálico oxida el sustrato orgánico y sus derivados para devolver el control cinético de la reacción a la etapa inorgánica. El ácido malónico es el sustrato original para el estudio de la reacción B-Z. En la reacción aporta la energía libre para conducir termodinámicamente la reacción y aporta el control cinético vía equilibrio ceto-enol de los derivados inorgánicos. La concentración inicial del ácido malónico es crucial en la evolución dinámica de la reacción: exhibe solo comportamiento reloj, exhibe oscilaciones de baja amplitud y ampli periodo a bajas concentraciones, exhibe corto tiempo de inducción con alta frecuencia de oscilación a altas concentraciones, exhibe comportamiento caótico, etc. No es fácil establecer como la estructura molecular y la concentración del sustrato orgánico controlan la dinámica de la reacción. Sin embargo, lo que si sabemos es que el equilibrio ceto-enol es una etapa de reacción fundamental que desencadena una cascada de reacciones complejas que determinan el futuro dinámico de la reacción B-Z. Por eso es importante, contribuir a comprender cómo la magnitud del equilibrio ceto-enol y la estructura molecular del sustrato orgánico controlan la dinámica global de una reacción química oscilante.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA NACIONAL PARA EL APOYO AL DESARROLLO DE TESIS DE POSGRADO O DE TRABAJOS FINALES DE ESPECIALIDADES EN EL ÁREA DE LA SALUD, DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2017-2018
Modalidad:Modalidad 2: Apoyo a tesis de maestría en la modalidad de investigación, en cualquier área del conocimiento, o de trabajos finales de especialidades en el área de la salud
Responsable