Pesquisadores da Ruhr-Universität Bochum observaram como uma molécula de uma estrutura de cristal sólido é solvatada em um solvente líquido em um nível molecular pela primeira vez. O processo é muito rápido para decifrar em temperatura ambiente. A equipe do Grupo de Excelência da Ruhr Explores Solvation (Resolv) usou métodos microscópicos que funcionam em temperaturas particularmente baixas. O grupo liderado pelo Dr. Karsten Lucht e a Professora Karina Morgenstern do Departamento de Físico-Química I descreve as etapas relevantes no processo de solvatação na revista Angewandte Chemie em 11 de outubro de 2018.

“Compreender o processo de solvatação é de fundamental importância para a química, uma vez que o conhecimento poderia ajudar a influenciar a interação entre solventes e moléculas solvatadas de forma direcionada e, assim, controlar as reações químicas de forma ainda mais abrangente, "explica Karsten Lucht.

Para o estudo, os químicos analisaram cristais de uma molécula orgânica usando microscopia de tunelamento de varredura de baixa temperatura, que opera a menos 265 graus Celsius. Nesta temperatura, movimentos moleculares paralisam, permitindo a imagem das moléculas individuais.

Estrutura de cristal de solvatos de água

Os pesquisadores fixaram as moléculas orgânicas em uma superfície especial de prata. Os grupos funcionais das moléculas formaram então cadeias. "Esta estrutura corresponde a um cristal unidimensional, "explica Lucht. Os cientistas então adicionaram uma pequena quantidade de água, que se ligou às moléculas orgânicas em posições definidas. Finalmente, eles aqueceram o sistema a menos 193 graus Celsius, em que a estrutura cristalina foi completamente perdida.

“A perda da ordem molecular corresponde à solvatação do cristal orgânico em uma solução real, "descreve Karina Morgenstern. As moléculas orgânicas individuais apenas interagem com as moléculas de água e, portanto, podem ser consideradas como solvatadas." Pudemos, portanto, observar as etapas relevantes do processo de solvatação em moléculas individuais pela primeira vez, ou seja, o cristal seco, a fixação do solvente a ele e sua solvatação completa, "diz o pesquisador.