Dinámica de las reacciones atmosféricas
La atmósfera nos protege del Sol y esta protección se debe, entre otras cosas, a la capa de ozono. La capa de ozono se encuentra a 19-48 km de la Tierra, en la estratosfera, y se debe a su elevada concentración de ozono.
El ozono es una molécula formada por tres átomos de oxígeno que se forma en la propia estratosfera. En los últimos tiempos, sin embargo, los niveles de ozono en la estratosfera están disminuyendo notablemente debido a las moléculas generadas por la acción humana. De hecho, la velocidad de extinción del ozono se ha acelerado y, por tanto, desaparece más ozono de lo que se genera. Por ello, pretenden aclarar los detalles de las reacciones entre el ozono y estas moléculas.
Precisamente en el Departamento de Química Física de la Facultad de Farmacia de Vitoria-Gasteiz se está investigando la dinámica de las reacciones químicas. Los investigadores han estudiado la reacción entre el radical OH y el cloruro de hidrógeno (HCl), entre otros. Esta reacción produce agua (H2O) y átomos de cloro (Cl), siendo el cloro uno de los agentes más importantes para la eliminación del ozono.
Por otro lado, se ha investigado la reacción entre los átomos de cloro (Cl) y el metano (CH4), una reacción que neutraliza los átomos de cloro y por tanto protege el ozono.
Dinámica molecular de las reacciones químicas
La velocidad de las reacciones en la atmósfera debe ser liberada según las fuerzas. De hecho, en la atmósfera no hay equilibrio térmico y no se puede aplicar cinética para investigar la velocidad de las reacciones, como la velocidad de extinción del ozono. Estas reacciones deben ser analizadas a través de la dinámica molecular, es decir, liberadas en función de la energía de choque de las moléculas, la energía de giro y la energía de vibración.
En el análisis dinámico, en primer lugar, todas estas energías se representan en una función matemática: la superficie de energía potencial, PES (Potential Energy Surface). Esta función matemática depende de la energía potencial y de la posición de los átomos.
A continuación, una vez conocida esta superficie de energía potencial, los investigadores simulan choques intermoleculares. Para ello se selecciona una energía inicial, una orientación y una velocidad para las moléculas. A continuación se aplica la ecuación de fuerzas de Newton y se liberan de las simulaciones la velocidad de reacción, el estado energético de los productos, el estado de vibración de las moléculas, etc.
Estas simulaciones se deben realizar en unas condiciones de millones de principio y, además, hay que tener en cuenta que, en función de estas condiciones iniciales, en unos casos los átomos reaccionarán y en otros no.
Para ello utilizan un superordenador virtual en la Facultad de Vitoria. El superordenador está compuesto por cientos de ordenadores del campus que trabajan juntos para liberar las variables que investigan durante la noche.
Los resultados que finalmente se van a obtener son fundamentales en la química de la combustión, la astrofísica, los estudios interestiales y la investigación espacial, y, aunque parecen reacciones sencillas, tienen una gran importancia, por ejemplo, en la formación y extinción del ozono.
- Título del proyectoEstructura
electrónica, dinámica y cinética de las reacciones poliatómicas. - Objetivo Desarrollar
métodos teóricos computacionales para la investigación de las reacciones bimoleculares poliatómicas que intervienen en los procesos de la atmósfera. - Investigador Principal Ernesto
García Para. - Grupo de InvestigaciónM.
Martínez, C. Sánchez, A. Saracibar. - DepartamentQuímica
Física. - • Farmacia
(Facultad de Ciencias Ambientales) - •
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