Um grupo de pesquisa da Ruhr-Universität Bochum investigou como os ácidos interagem com as moléculas de água em temperaturas extremamente baixas. Usando análises espectroscópicas e simulações de computador, eles investigaram a questão de saber se o ácido clorídrico (HCl) libera ou não seu próton em condições como as encontradas no espaço interestelar. A resposta depende da ordem em que as moléculas de água e ácido clorídrico se juntam.

O grupo liderado pela Professora Martina Havenith, Cadeira de Físico-Química II, e o professor Dominik Marx, Cadeira de Química Teórica, de Ruhr-Universität Bochum, junto com a equipe liderada pela Dra. Britta Redlich da Radboud University, Nijmegen, descreve os resultados no jornal Avanços da Ciência , publicado online com antecedência em 7 de junho de 2019.

Compreender como moléculas complexas foram formadas

Se o ácido clorídrico entrar em contato com as moléculas de água em condições normais, como em temperatura ambiente, o ácido se dissocia imediatamente, liberando seu próton (H +); um íon cloreto (Cl-) permanece. A equipe de pesquisa queria descobrir se o mesmo processo também ocorre em temperaturas extremamente baixas abaixo de 10 Kelvin, ou seja, abaixo de menos 263,15 graus Celsius. "Gostaríamos de saber se a mesma química ácido-alcalina que conhecemos na Terra também existe nas condições extremas do espaço interestelar, "explica Martina Havenith, palestrante do Cluster of Excellence Resolv. "Os resultados são cruciais para a compreensão de como moléculas químicas mais complexas se formaram no espaço - muito antes de os primeiros precursores da vida surgirem."

A fim de replicar as temperaturas extremamente baixas no laboratório, os pesquisadores conduziram as reações químicas em uma gota de hélio superfluido. Eles monitoraram os processos usando um tipo especial de espectroscopia infravermelha, que pode detectar vibrações moleculares com baixas frequências. Os pesquisadores usaram um laser com brilho especialmente alto em Nijmegen para isso. Simulações de computador permitiram aos cientistas interpretar os resultados experimentais.

Primeiro, os pesquisadores adicionaram quatro moléculas de água, um após o outro, à molécula de ácido clorídrico. O ácido clorídrico dissociado durante este processo, doando seu próton para uma molécula de água, resultando em um íon hidrônio. O íon cloreto restante, o íon hidrônio e as três outras moléculas de água formaram um aglomerado.

Contudo, se os pesquisadores primeiro criaram um aglomerado semelhante a gelo a partir das quatro moléculas de água e, em seguida, adicionaram o ácido clorídrico, eles produziram um resultado diferente:a molécula de ácido clorídrico não se dissociou; o próton permaneceu ligado ao íon cloreto.

"Nas condições que podem ser encontradas no espaço interestelar, os ácidos são, portanto, capazes de se dissociar, mas isso não precisa necessariamente acontecer - ambos os processos são os dois lados da mesma moeda, por assim dizer, "diz Martina Havenith.

Química no espaço não é simples

Os pesquisadores presumiram que o resultado também pode ser aplicado a outros ácidos, pois representa o princípio básico da química em condições ultracold.

"A química no espaço não é simples; pode até ser mais complexa do que a química em condições planetárias, "diz Dominik Marx. Afinal, depende não apenas das proporções de mistura das substâncias reagentes, mas também da ordem em que são adicionadas umas às outras. "Esse fenômeno precisa ser levado em consideração em futuros experimentos e simulações sob condições ultracold, "diz o pesquisador.