Cambios en la estructura electrónica de clusters Na•(H2O)N:170 en función de su tamaño (número N de moléculas de agua). Deflexión eléctrica de haces moleculares y cálculos computacionales

ÁLVARO CARRERA; MARCOS MOBBILI; GUSTAVO MORIENA; ROBERTO FERNÁNDEZ PRINI; ERNESTO MARCECA

Río Hondo

Congreso; XIV Congreso Arg. Fisicoqca y Qca Inorg; 2005

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Es bien sabido que el sodio reacciona violentamente al ponerse en contacto con agua líquida, para dar hidróxido de sodio e hidrógeno. 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 tamaño (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 (masa) 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 cuatro 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. Para clusters de mayor tamaño, los valores de polarizabilidad sólo muestran un leve incremento correspondiente a la incorporación de nuevas moléculas de agua.