Primera imagen por AFM de un enlace de hidrógeno

¿Qué es un enlace químico? A estas alturas de la película debería ser una cuestión trivial. Pero no lo es tanto*. De hecho no existe una definición precisa, lo que abre las puertas a consideraciones varias en filosofía de la química. Por si no fuese suficientemente confuso, ahora, un grupo de investigadores encabezado por Jun Zhang, del Centro para la Nanociencia y la Tecnología de la Academia China de Ciencias, publica en Science las primeras imágenes de enlaces de hidrógeno. Estos enlaces se consideran en los libros de texto como poco menos que ficticios y se explican habitualmente como meras interacciones electromagnéticas. Sin embargo, los últimos resultados con difracción de rayos X indicaban que serían “auténticos” enlaces; el resultado de Zhang et al. viene a añadir leña al fuego.

Los enlaces de hidrógeno son fundamentales para algunas de las moléculas y muchos de los procesos más importantes para la vida. Así, son los responsables de mantener unidas las dos hebras de la hélice del ADN y muchas enzimas realizan su función de catalizar reacciones haciendo uso de ellos. Una idea intuitiva de lo que es un enlace de hidrógeno es que es una fuerza atractiva entre átomos de distintas moléculas, uno de ellos un hidrógeno unido a un átomo muy electronegativo, con lo que deja al protón del núcleo de hidrógeno “sin el amparo de su electrón” y este protón se ve atraído por los electrones de un átomo electronegativo de otra molécula.

Zhang et al. usaron un microscopio de fuerza atómica (AFM) con el método de no-contacto de Fischer para estudiar la 8-hidroxiquinolina. Esta molécula tiene la particularidad de que es plana pero los enlaces de hidrógeno que pueda formar quedan fuera de ese plano, lo que incrementa su visibilidad.

Como podemos ver en la imagen, los enlaces de hidrógeno son visibles, más débiles que los “oficiales” covalentes de línea continua, pero visibles. Con esto volvemos al principio, ¿qué narices es un enlace químico?

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*Por ejemplo, si hubiese que creer a la Wikipedia en español (cosa que, con honrosas excepciones, no es recomendable) un enlace químico es “un proceso”. Pero según la Wikipedia en inglés es “una atracción”, según la Wikipedia en francés “cualquier interacción atractiva”, y para la Wikipedia en alemán es “un fenómeno fisico-químico”.

Referencia:

Zhang J., Chen P., Yuan B., Ji W., Cheng Z. & Qiu X. Real-Space Identification of Intermolecular Bonding with Atomic Force Microscopy, Science, DOI: 10.1126/science.1242603

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la XXVIII Edición del Carnaval de Química que organiza Flagellum