Cambios en la estructura electrónica de clusters Na(H2O)N en función de su tamaño. Estudio en haces moleculares y cálculos computacionales.

ÁLVARO CARRERA; MARCOS MOBBILI; GUSTAVO MORIENA; ERNESTO MARCECA

La Plata

Congreso; 90º Reunión Nacional de Física; 2005

Asociación de Física Argentina

Es bien sabido que el sodio reacciona violentamente al ponerse en contacto con agua líquida. A pesar de ello, el mecanismo de esta reacción no es bien conocido. En una primera etapa de la reacción, el electrón 3s del sodio es transferido al medio, donde es solvatado por el agua. La estructura de solvatación del electrón en agua puede estudiarse investigando la polarizabilidad de clusters moleculares del tipo Na(H2O)N en función del número de moléculas N de agua. Esta propiedad resulta sensible para describir el grado de deslocalización que exhibe el electrón en el cluster. Se realizaron estudios de polarizabilidad de clusters formados por un átomo de sodio y hasta 60 moléculas de agua empleando cálculos computacionales de estructura electrónica y experimentos de deflexión electrostática en un equipo de haces moleculares. Los clusters de agua se generan mediante una expansión supersónica adiabática en alto vacío; luego de haber recorrido algunos centímetros, cada cluster incorpora un átomo de sodio después de atravesar un horno donde se vaporiza el metal. El método de detección empleado discrimina a los clusters por su masa, lo que permite asignar el resultado de las mediciones de polarizabilidad a cada tamaño de cluster. La detección se realiza utilizando un espectrómetro de masa de tiempo de vuelo. Los resultados indican que la polarizabilidad de los clusters se incrementa fuertemente al aumentar N hasta alcanzar un tamaño correspondiente a 4 moléculas de agua. Esta observación constituye una evidencia de que sólo son necesarias unas pocas moléculas de agua para que el metal transfiera su electrón al entorno de solvatación.