Beautiful Chemical Reactions Beauty of Science

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Eight types of beautiful chemical reactions are presented in this short video. For more information, please visit: BeautifulChemistry.net

The Bend + Libration Combination Band Is an Intrinsic, Collective, and Strongly Solute-Dependent Reporter on the Hydrogen Bonding Network of Liquid Water

Citations: J. Phys. Chem. B 122, 9, 2587-2599

Water is an extensively self-associated liquid due to its extensive hydrogen bond (H-bond) forming ability. The resulting H-bonded network fluid exhibits nearly continuous absorption of light from the terahertz to the near-IR region.

The relatively weak bend+libration water combination band (centered at 2130 cm–1) has been largely overlooked as a reporter of liquid water’s structure and dynamics despite its location in a convenient region of the IR for spectroscopic study. The intermolecular nature of the combination band leads to a unique absorption signal that reports collectively on the rigidity of the H-bonding network in the presence of many different solutes. This study reports comprehensively how the combination band acts as an intrinsic and collective probe in various chemically and biologically relevant solutions, including salts of varying character, denaturants, osmolytes, crowders, and surfactants that form reverse micelles and micelles. While we remark on changes in the line width and intensity of this combination band, we mainly focus on the frequency and how the frequency reports on the collective H-bonding network of liquid water.

We also comment on the “association band” moniker often applied to this band and how to evaluate discrete features in this spectral region that sometimes appear in the IR spectra of specific kinds of aqueous samples of organic solutes, especially those with very high solute concentrations, with the conclusion that most of these discrete spectral features come exclusively from the solutes and do not report on the water. Contrasts are drawn throughout this work between the collective and delocalized reporting ability of the combination band and the response of more site-specific vibrations like the much-investigated OD stretch of HDO in H2O: the combination band is a unique reporter of H-bonding structure and dynamics and fundamentally different than any local mode probe.

Since this band appears as the spectroscopic “background” for many local-mode reporter groups, we note the possibility of observing both local and collective solvent dynamics at the same time in this spectral region.

Fuente: ACS Publications

Singlet–Triplet Gaps through Incremental Full Configuration Interaction ACS Publications

Citation

Singlet–Triplet Gaps through Incremental Full Configuration Interaction Paul M. Zimmerman (paulzim@umich.edu) The Journal of Physical Chemistry A Article ASAP DOI: 10.1021/acs.jpca.7b03998

The method of increments is herein applied to produce accurate singlet–triplet gaps in a variety of challenging polyatomic systems involving main group elements. This strategy computes incremental Full Configuration Interaction (iFCI) energies for the two spin states in a size-extensive n-body expansion. iFCI avoids exponential costs when n is small and thus is dependent on choice of reference function to maintain good accuracy at polynomial cost. The new algorithm presented in this article therefore employs a high-spin perfect pairing reference to capture the major qualities of the singlet and triplet wave functions at n = 0. Systematic studies will show that singlet–triplet gap predictions approach 1 kcal/mol accuracy at small n (n ≤ 3) compared with available experimental and high-level theoretical values.

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The Four "New" Elements & How We Got Them Speaking of Chemistry

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Fuente: Reactions

Colores Vivos!!! Animación

Compuesto Químico	Propiedades
KCl	Apariencia: blanco cristalino Fórmula molecular: KCl Densidad: 1987 kg/m3; 1.987 g/cm3 Masa molar: 74,55 g/mol Punto de fusión: 1049 K (776 °C) Punto de ebullición: 1770 K (1497 °C) Estructura cristalina: Cúbica centrada en las caras Solubilidad: 34,4 g/100 cm3 en agua - 0,4 g/100 cm3 en etanol
Pb(NO3)2	Apariencia: Sólido blanco inodoro Fórmula molecular: Pb(NO3)2 Densidad: 4530 kg/m3; 4,53 g/cm3 Masa molar: 331,2 g/mol Punto de fusión: 563 K (290 °C) Estructura cristalina: Sistema cristalino cúbico Solubilidad en agua: 52 g/100 ml (20 °C)
BaCl2	Apariencia: Sólido Blanco Fórmula molecular: BaCl2 Densidad: 3856 kg/m3; 3,856 g/cm3 Masa molar: 208,23 g/mol Punto de fusión: 1235 K (962 °C) Punto de ebullición: 1833 K (1560 °C) Estructura cristalina: Ortogonal Solubilidad en agua: 35,8 g/100 mL (20 °C)
CuSO4	Apariencia: Pentahidratado: Cristales azules Anhidro: Polvo blanco grisáceo Fórmula molecular: CuSO4 Densidad: 3603 kg/m3; 3,603 g/cm3 Masa molar: 159,6 g/mol Punto de fusión: 383 K (110 °C) Punto de ebullición: 923 K (650 °C) Estructura cristalina: triclínico Solubilidad en agua: 20,3 g/100 ml (20 °C)
H3BO3	Apariencia: Blanco cristalino Fórmula molecular: H3BO3 Densidad: 1435 kg/m3; 1,435 g/cm3 Masa molar: 61,83 g/mol Punto de fusión: 442 K (169 °C) Punto de ebullición: 573 K (300 °C)
NaCl	Apariencia: Incoloro, aunque parece blanco si son cristales finos o pulverizados. Fórmula molecular: NaCl Densidad: 2165 kg/m3; 2,165 g/cm3 Masa molar: 58,4 g/mol Punto de fusión: 1074 K (801 °C) Punto de ebullición: 1738 K (1465 °C) Estructura cristalina: f.c.c. Solubilidad en agua: 35,9 g por 100 mL de agua
SrCl2	Apariencia: polvo blanco o como un sólido cristalino incoloro y no tiene olor o aroma Fórmula molecular: SrCl2 Densidad: 3,052 g/cm3 (sal forma monoclínica anhidra) - 2,672 g/cm3 (sal dihidratada) - 1,930 g/cm3 (sal hexahidratada) Masa molar: 158.53 g/mol (sal anhidra) - 266,62 g/mol (sal hexahidratada) Punto de fusión: 874 °C (1,605 °F; 1,147 K) (anhidra) - 61 °C (sal hexahidratada) Punto de ebullición: 1,250 °C (2,280 °F; 1,520 ºK) (sal anhidra) Estructura cristalina: rutilo deformada Solubilidad en agua: 53.8 g/100 mL (20 °C, sal anhidra) - 106 g/100 mL (0 °C), 206 g/100 mL (40 °C) sal hexahidratada
LiCl	Apariencia: sólido blanco cristalino, higroscópico Fórmula molecular: LiCl Densidad: 2068 kg/m3; 2,068 g/cm3 Masa molar: 42,39 g/mol Punto de fusión: 605–614 °C (1121–1137 °F; 878–887 K) Punto de ebullición: 1382 °C (2520 °F; 1655 K) Estructura cristalina: geometría coordinada Solubilidad en agua: 68,29 g/100 mL (0 °C) - 74,48 g/100 mL (10 °C) - 84,25 g/100 mL (25 °C) - 88,7 g/100 mL (40 °C) - 123,44 g/100 mL (100 °C)

New Type of Hydrogen Bond Discovered David Bradley

© American Chemical Society

An entirely new class of hydrogen bond that forms between a boron–hydrogen group and the aromatic, π-electron system of a benzene ring has been discovered. The non-classical B–H…π bond can be seen in the gas phase locking together diborane and benzene with a strength comparable to the hydrogen bonds that hold water dimers together.

Dieter Cremer and Wenli Zou of the computational and theoretical chemistry group at Southern Methodist University, Dallas in the US, worked with coordination chemists from Nanjing University in China to investigate the theory of non-classical hydrogen bonds that might form between a B–H group and organic structures and to demonstrate one such system experimentally.

Non-covalent bonds between aromatic rings and a hydrogen joined to either a carbon, nitrogen or oxygen atom, are common and critical in molecular biology. These relatively weak electrostatic bonds are the currency of countless biomolecular interactions between proteins, nucleic acids and the milieu of molecules on which life relies. Theoreticians and experimentalists have looked closely at many of these bonds and modelled the likes of benzene–haloalkane, benzene–ammonia and benzene–water complexes. Such bonds in, for example, carborane systems have hinted at a new approach to drug design in which a B–H group interacts with a proton donor in a target biomolecule. However, an interaction between a B–H and an aromatic ring had not been observed until now.

The team points out that given the usual trend with such systems one might expect boron's electropositive character to make any interaction between a B–H compound and an aromatic ring repulsive rather than attractive. Of course, the bonding in diborane is itself rather unusual with its two-electron, but three-centre motif. The team suspected that the B–H group that might otherwise be repelled by a benzene ring would, in the case of diborane, be stabilised because the bonding hydrogen atom would have a residual positive charge.

The team's quantum chemical calculations suggest that just such a bond should exist and that the interaction would be electrostatic. They generated the non-classical bond between diborane and an aryl group in a phosphine derivative of iridium-dimercapto-carborane complex. X-ray diffraction revealed the distance between the hydrogen atom and the π ring system to be between 2.40 and 2.76Å.

Cremer tells Chemistry World that the iridium complexes seem to form oligomers, so the next step in their work will be to look for the possibility of making compartments. ‘We are also looking at the possibilities for switching the B–H H-bond on and off,’ he says.

‘Chemists are still fascinated by hydrogen bonding interactions almost 100 years after Latimer and Rodebush first proposed the now classic concept,’ says Scott Cockroft of the University of Edinburgh, UK, who has investigated the strength of non-covalent interactions. ‘This work by Yan, Cremer and co-workers adds another example to the growing menagerie of non-classical hydrogen bonds that involve atypical H-bond donors and acceptors.'

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References
X Zhang et al, J. Am. Chem. Soc., 2016, DOI: 10.1021/jacs.6b01249

Reología de una Dispersión Sedimentación de Partículas en las Dispersiones Líquidas

Existe una gran variedad de productos que pueden clasificarse como dispersiones líquidas. Esto se debe a que las dispersiones acuosas tienen varias ventajas; por ejemplo un nivel de viscosidad más bajo en comparación con las soluciones de concentración de soluto, y a que el agua es más aceptable que los solventes orgánicos. Uno de los requerimientos más importantes para estos productos es que la fase dispersa permanezca estable y no sedimente durante varios meses o incluso durante años. Los fabricantes necesitan producir productos estables. Los productos inestables no solo resultan costosos para su manufactura, sino, como en el caso de los medicamentos, pueden resultar perjudiciales para el paciente.

Algunas de las pruebas de estabilidad que se realizan en la actualidad insumen períodos de prueba demasiado prolongados y aquellos ensayos de envejecimiento acelerado pueden no ser confiables. Si la prueba de estabilidad no es conducida de manera adecuada, se corre el riesgo de que el producto sea inestable. Por lo tanto, es imperioso contar con una herramienta rápida para el análisis de estabilidad de las dispersiones líquidas. Los expertos en reología y los científicos que trabajan con coloides han logrado un progreso considerable en la compresión de las relaciones entre la reología de las dispersiones liquidas, las soluciones de polímeros, los fluidos complejos y su físico química, estructura y morfología. Específicamente, los mayores avances se realizaron en establecer una relación entre la reología de las dispersiones y la velocidad de agregación de las partículas. A lo largo de los años se desarrollaron diversas teorías los modelos de flóculos, como Rouse, DLVO para coloides de carga estabilizada y la ecuación de Poisson-Boltzmann et al.. En el mejor de los casos, estas teorías son semi cuantitativas, debido a sus supuestos simplificados. Para obtener mayor información, vea las referencias [1-5].

Los experimentalistas se beneficiaron con estas teorías debido a que las mismas colaboran en el diseño de las pruebas reológicas adecuadas, y en el análisis de los resultados. Lo más revelador es que las dispersiones líquidas son formaciones complejas de partículas, llamadas flóculos, atraídas por las fuerzas van der Waal más cercanas y las interacciones hidrodinámicas. Las dispersiones son fluidos reológicamente complejos que combinan los comportamientos viscosos y elásticos, que pueden ser descriptos por un espectro viscoelástico – un barrido de frecuencia oscilatoria. Un espectro completo debe cubrir todos los tiempos de relajación, de modo tal que la dependencia de frecuencia de las funciones del material, el almacenamiento y los módulos de pérdida, se extiendan hasta las regiones de "plateau", terminal del espectro. Las mediciones de velocidad regular de cizallamiento también son de gran valor para determinar la hidrodinámica de las dispersiones.

La estabilidad de la dispersión de una partícula dependerá del equilibrio entre las fuerzas de atracción y repulsión que experimentan cuando se aproximan entre sí. Para mantener la estabilidad de la dispersión, deben dominar las fuerzas repulsivas. Los técnicos usan varias aproximaciones para estabilizar las partículas dispersas en líquidos. Los métodos más comunes para estabilizar partículas en suspensiones acuosas son las estructuras de red, electroestáticas y estiáricas. Recientemente, se realizaron informes que indican que la incorporación de nanopartículas en los coloides mejora la estabilidad. [6].

La estabilización electroestática afecta las interacciones de la partícula debido a la distribución de las especies cargadas en el sistema y puede estar influenciada por varios factores tales como el pH y/o la concentración y el tipo de electrolito presente. Estas variables influyen fuertemente en las propiedades reológicas de las dispersiones y en la estabilidad. Un balance apropiado de las fuerzas de atracción y repulsión es el método primario para lograr una suspensión estable.

La interacción electroestática entre las partículas coloidales está directamente relacionada al potencial zeta de la muestra. La magnitud del valor del potencial zeta es una indicación de la fuerza repulsiva electroestática presente y puede utilizarse para predecir la estabilidad a largo plazo del producto. [7]. El efecto del pH o de la fuerza iónica del medio o la concentración de un aditivo en el potencial zeta y la reología de la muestra pueden brindar información para maximizar la estabilidad de una formulación. Para que la reología experimental juegue un papel significativo en la predicción de la estabilidad de una dispersión de partículas en un medio líquido, la técnica de medición debe ser sensible a diferencias viscoelásticas extremadamente pequeñas o cambios fisicoquímicos y estructurales de la dispersión. Esto permite la efectiva investigación de la muestra en reposo.

Fase experimental y discusión de resultados
En este artículo analizaremos un estudio en dos dispersiones muy similares, que denominaremos muestra A y muestra B. La muestra A sedimenta mas rápidamente que la muestra B, pero ambas sedimentan tan lentamente que habrá que esperar varios meses para observar alguna diferencia en la vida de estante. El objetivo de este artículo es mostrar de qué manera la reología puede probar e identificar las diferencias de estabilidad.

Ambas muestras son coloides de carga estabilizada con 25wt. % de partículas dispersas, a las que se le realizaron las siguientes mediciones: barridos de tiempo de frecuencia simple oscilatoria, barridos de amplitud y barridos de frecuencia en un rango de temperatura de 5 a 35°C. Finalmente, las curvas maestras están preparadas para extender el módulo de almacenamiento (G'∞) a la región plana de sus espectros viscoelásticos. Para poder analizar la estabilidad de la dispersión es crítico extender la región de alta frecuencia mas allá del límite superior típico de un reómetro rotacional (ver también Lionberger y Russel [8] y Shikata y Pearson [9]). Más adelante analizaremos este tema con mayor profundidad. Para generar curvas maestras es importante que no cambie la fase de la muestra dentro del rango de temperatura de medición. Para la identificación se debe inspeccionar la curva maestra y asegurar que el factor de cambio funcione igual de bien tanto en el almacenamiento como en los módulos de pérdida.

La primera prueba a realizar en una muestra desconocida es el barrido de tiempo de frecuencia simple oscilatoria, para determinar el tiempo que la muestra necesita para alcanzar y mantener la estabilidad. Este tiempo, permitirá la reconstrucción de la estructura posible a partir de la carga de la muestra e indicará cualquier efecto de la evaporación apreciable del solvente. En las muestras A y B tardó tres minutos en alcanzar un valor G' constante. Si la muestra no logra un valor estable no debería realizarse ninguna otra prueba. El siguiente ensayo es el barrido de amplitud. El propósito de este ensayo es determinar la región viscoelástica lineal (la cantidad de muestra que puede tensarse sin modificaciones en su estructura). La tensión donde G' comienza a disminuir es la tensión crítica. Si la estructura intrínseca de una muestra debe ser medida a través de la reología, la prueba debe llevarse a cabo por debajo de esta tensión crítica. Se realizaron una serie de barridos de amplitud con rangos de temperatura de 5 a 35°C y frecuencias de 1 a 50Hz.

La Figura 1 muestra los barridos de amplitud de ambas muestras probadas a 25°C y 1Hz. La tensión crítica es 0.22 unidades de tensión para ambas muestras. Se observan diferencias muy leves en las funciones del material, el almacenamiento y el módulo de pérdida. El siguiente es el barrido de frecuencia. Esta prueba es de fundamental interés porque G' está directamente relacionada con las fuerzas inter -particulares. A partir de la teoría desarrollada por Bergenholtz et al [10], la relación entre el módulo de región plana de alta frecuencia y el potencial de interacción está dada por la formula Zwanzig y Mountain [11].

La siguiente ecuación relaciona el modulo de almacenamiento de frecuencia alta, G'∞, con la interacción del potencial entre las partículas:

donde a es el radio de la partícula, Ф es la fracción de volumen de las partículas, g(r) es la función de distribución radial y ψ(r) es el potencial de interacción entre las partículas. El módulo de almacenamiento refleja el potencial de interacción entre las partículas, cuando la escala de tiempo de los tiempos de relajación de movimiento Browniano de las partículas es prolongada, en comparación con la escala de tiempo de frecuencia; en términos más simples cuando es un número Deborah alto. Por lo tanto, para predecir una dispersión más estable hace falta un valor G' elevado a frecuencias altas (por encima de 100 Hz).

Los barridos de frecuencia en cada temperatura fueron realizados a una tensión de 0.1 unidades para continuar dentro de una región viscoelástica lineal. El objetivo de esta prueba es determinar las características de relajación de las unidades de flujo, partículas y flóculos, como así también sus interacciones complejas.

En la Figura 2 se observa una comparación de la dependencia de la frecuencia de las funciones de los materiales para las muestras A y B. Estos gráficos son idénticos a 25°C. Las funciones viscoelásticas están dominadas por la reología de las unidades de fluidez de flóculos discretos. Los módulos de pérdida y de almacenamiento (G' y G'' respectivamente) se aproximan a una pendiente limitante sobre una escala doble logarítmica, definiendo la región final. Estamos frente a una excepción cuando los flóculos se asocian formando una estructura de red, y en ese caso G' se estanca a frecuencias decrecientes.

Para las muestras A y B es necesario llevar a cabo pruebas que revelen las interacciones entre flóculos. Estos resultados se encuentran en la región plana del espectro viscoelástico donde las relajaciones Brownianas disminuyen. En el caso de las unidades de flóculos sujetas a frecuencias bajas, la auto difusión originada por el movimiento de traslación Browniana, domina y previene un desorden ocasionado por los planos de corte. Es comprensible que la escala de tiempo para ordenar el estado de reposo de las unidades de fluidez sea de milisegundos o menor en el caso de las dispersiones acuosas de baja viscosidad. Por lo tanto, para determinar el efecto neto de las fuerzas de atracción y repulsión es necesario determinar el valor de los módulos de almacenamiento en la región Plana de alta frecuencia (en el rango de 200Hz para estas muestras). El único modo de lograrlo es con un algoritmo de superposición de tiempo y temperatura para calcular las curvas maestras para las dos muestras, A y B.

Los cambios horizontales de los datos de frecuencia y temperatura a 35°C, como temperatura de referencia revelan el motivo clave por el cual la fase dispersa de la muestra A sedimenta con mayor rapidez que en la muestra B.

La Figura 3 muestra la curva maestra para la muestra B, y la Tabla 1 presenta los datos comparativos.¡Observe un Error!

• Fuente de Referencia no encontrada
• que los datos de frecuencia baja son casi idénticos para las muestras A y B.

A medida que la frecuencia aumenta, se presentan diferencias mayores en los módulos de almacenamiento. A 200Hz los módulos de almacenamiento G' de la muestra B son de 48.59Pa y en la muestra A son de 39.97Pa. Esto significa que la muestra B tiene una carga de potencia de interacción de mayor efectividad que la muestra A, a partir de la fórmula Zwanzig y Mountain.

Las mediciones del barrido de tasa estable también fueron llevadas a cabo, como se muestra en la Figura 3. El comportamiento de las dos muestras es prácticamente el mismo a lo largo de casi la totalidad del rango de velocidad de cizallamiento de 0.1 a 500s-1. La relación Cox-Mertz (velocidad de cizallamiento relacionada con frecuencia oscilatoria) no necesariamente contiene las dispersiones porque los campos de cizallamiento regular y oscilatorio no tienen la misma estructura de unidad de fluidez.

Conclusiones
La reología experimental puede identificar rápidamente las funciones materiales importantes que controlan la estabilidad de las dispersiones líquidas siempre que el espectro viscoelástico cubra la región de plana de alta frecuencia. Para lograrlo deben producirse curvas maestras válidas. Para asegurar la validez de los análisis, es necesario realizar todas las mediciones en la región viscoelástica lineal en un nivel que este bien por debajo de la tensión critica.

Referencias:

1. Firth, A.B. and Hunter, R.J., Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 57, No.2, 248 (1976).
2. Van der Vorst, B. and coworkers, Rheol. Acta, Vol. 34, 274 (1995).
3. Behrens, S.H., Langmuir 2000, Vol.16, 2566 (1999).
4. Mewis, J., Advances in Colloid and Interface Science, Vol. 6, 173 (1976).
5. Russel, W.B., J. Rheology, Vol. 24, No.3, 287 (1980).
6. Tohver, V. and coworkers, http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1510630987.
7. Puede encontrar más información sobre la medición y el uso del potencial zeta en http://www.malvern.com/
8. Lionberger, R.A., and Russel, W.B., J. Rheology, Vol. 38, 1885 (1994).

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Maze Solving Using Fatty Acid Chemistry ACS Publications

This study demonstrates that the Marangoni flow in a channel network can solve maze problems such as exploring and visualizing the shortest path and finding all possible solutions in a parallel fashion. The Marangoni flow is generated by the pH gradient in a maze filled with an alkaline solution of a fatty acid by introducing a hydrogel block soaked with an acid at the exit. The pH gradient changes the protonation rate of fatty acid molecules, which translates into the surface tension gradient at the liquid–air interface through the maze. Fluid flow maintained by the surface tension gradient (Marangoni flow) can drag water-soluble dye particles toward low pH (exit) at the liquid–air interface. Dye particles placed at the entrance of the maze dissolve during this motion, thus exhibiting and finding the shortest path and all possible paths in a maze.

Maze Solving Using Fatty Acid Chemistry
Kohta Suzuno, Daishin Ueyama, Michal Branicki, Rita Tóth, Artur Braun, and István Lagzi
Langmuir Article ASAP

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Flavor of Mango Fruits Chemicals pleasant

Dioxolane-Functionalized Hexacenes and Heptacenes Synthesis and Optical Properties Matthew J. Bruzek and John E. Anthony

The synthesis of dioxolane-functionalized hexacenes and heptacenes is reported. While heptacenes were too reactive to be successfully isolated, hexacenes showed higher stability and characteristic long-wavelength fluorescence both in solution and in the solid state as crystalline powders.

Acenes are among the most highly investigated aromatic semiconductor materials in organic electronics, leading to the development of functionalization strategies to increase their solubility, alter their crystal packing, and enhance their semiconducting properties. Although acenes as large as nonacene have been synthesized, pentacene and its derivatives dominate studies of semiconductor device performance due to the diminishing chemical stability of the larger acenes. Several years ago, we developed dioxolane-functionalized pentacenes and noted the enhanced fluorescence relative to pentacene. The addition of ethyl substituents orthogonal to the chromophore resulted in a highly stable material with strong, solid-state fluorescence useful for the fabrication of red light-emitting diodes and photovoltaics. Curious whether a similar strategy could be applied to larger acenes to enhance stability and solubility while yielding emission in the near-infrared, we describe here the synthesis and basic photophysical properties of dioxolane-functionalized hexacenes and heptacenes.

Synthesis and Optical Properties of Dioxolane-Functionalized Hexacenes and Heptacenes
Matthew J. Bruzek and John E. Anthony
Organic Letters Article ASAP

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Making silica aerogel at home Applied Science

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I followed instructions in the silica TMOS recipe from http://www.aerogel.org and successfully produced some small pieces of aerogel in my home shop.

The two main difficulties are: 1. Getting TMOS or TEOS (the key chemical ingredient), and 2. Building a supercritical drying chamber. The components for the chamber can be bought from http://www.mcmaster.com or another source of industrial pipe fittings. You'll also need a supply of liquid carbon dioxide. I used a 20-lbs cylinder, which I bought from a local welding store. Most of the cost is in the cylinder itself, since a refill costs only $20 to $30. You may find a welding supply shop that will rent the cylinder.

Getting the TMOS is difficult since chemical suppliers are generally unwilling to sell to individuals.

The process to make aerogel is:

1. Mix TMOS, methanol, and ammonium hydroxide. Pour this mixture into molds, and wait for a gel to form.
2. Submerge the gel in methanol, and wait a day for the remaining water in the gel to diffuse into the methanol.
3. Discard the methanol, and replace with fresh methanol. Wait a day, and repeat. Repeat this process a few times over three days.
4. Transfer the gel into the supercritical drying chamber, and fill the chamber with methanol.
5. Add liquid CO2, then open the chamber's bottom valve to remove the methanol. Make sure the gels are always covered with liquid CO2.
6. Wait a day for methanol to diffuse into the liquid CO2.
7. Open the bottom valve and remove more methanol.
8. Repeat the methanol draining procedure while making sure the gels stay submerged in liquid CO2. Repeat the CO2 draining/exchange a couple times over 2-3 days.
9. Raise the chamber temperature to cause the CO2 to become supercritical. Slowly vent the chamber while applying heat to ensure the CO2 moves from the supercritical phase to the gas phase. Continue venting the chamber slowly, then remove the finished aerogels.

Fuente: Applied Science

Titulación Karl-Fischer híbrida Una nueva técnica instrumental

Introducción: Titulación Karl-Fischer Convencional
Desde los años treinta del siglo pasado se conoce esta técnica para la determinación del contenido de agua. Está basada en la reacción equimolar del yodo con el agua y el dióxido de azufre en ciertas condiciones que se logran mediante la presencia de un alcohol y una base nitrogenada. La reacción de Karl-Fischer consta de dos etapas cuyo resultado final puede resumirse en la siguiente ecuación:

I₂ + H₂O + SO₂ + CH₃OH + 3 RN → (RNH) SO₄CH₃ + 2 (RNH)I

El punto final se detecta mediante un electrodo doble de platino.

En la práctica existen dos formas de llevar a cabo la determinación:

• Karl-Fischer volumétrico
El reactivo titulante conteniendo yodo molecular y todas las sustancias necesarias para la reacción con el agua se agrega mediante una bureta a la muestra disuelta en un solvente. (También es posible que sólo el yodo esté presente en el reactivo titulante y el resto de las especies químicas necesarias para la reacción formen parte del solvente.) El resultado se obtiene a partir del gasto de reactivo titulante.

• Karl-Fischer coulombimétrico
El reactivo es también el solvente de la muestra pero contiene yoduro en lugar de yodo molecular. El yoduro es convertido paulatinamente en yodo molecular por medios electroquímicos hasta alcanzar el punto final de la titulación (ver Figura 3). La cantidad de carga eléctrica que fue necesario suministrar a la celda para generar los moles de yodo consumidos por el agua permite conocer la cantidad de esta última (según las leyes de Faraday).

Ambas metodologías tienen sus puntos a favor y en contra, así como sus rangos de aplicabilidad en lo que respecta a tipos de muestra y contenido de agua.

Titulación híbrida
Después de décadas sin avances significativos en los conceptos básicos de la instrumentación para la determinación de agua por el método de Karl-Fischer, el nuevo titulador MKH-700 ofrece la posibilidad de tener los dos tipos de titulación en un solo equipo. De esta manera puede seleccionarse la técnica más adecuada para cada tipo de muestra o contenido de agua.

Como puede verse en la Figura 1, el equipo consta de una celda electroquímica, una unidad de bureta automática y un controlador microprocesado provisto de una pantalla táctil color de 8 pulgadas. Los resultados se almacenan en memoria no volátil y pueden verse en pantalla, imprimirse o extraerse mediante un dispositivo USB.

Un solo instrumento para todas las muestras
A los efectos de obtener la máxima precisión, la máxima economía de reactivos y el menor tiempo de análisis, el tipo de titulador de Karl-Fischer es seleccionado usualmente en el momento de la compra en función del contenido de agua de las muestras a cuyo análisis será destinado. Las muestras con un alto contenido de agua (1% o superior) se deben analizar con un equipo volumétrico, mientras que las muestras conteniendo trazas de agua (del orden de partes por millón, ppm) se deben analizar con un equipo coulombimétrico.

El nuevo titulador híbrido permite hacer cualquiera de los dos tipos de titulación y es por lo tanto, apto para muestras con un contenido de agua desde 10μg hasta 500 mg.

Además de trabajar en modo volumétrico o coulombimétrico, el equipo puede realizar el análisis en un nuevo modo de titulación híbrido, en el que ambas titulaciones son realizadas en paralelo. Esto permite analizar muestras cuyo contenido de agua no se conoce siquiera de manera aproximada como para seleccionar previamente la técnica adecuada y obtener sin embargo un resultado preciso y exacto al primer intento. O, mirando desde otro ángulo esta característica, el modo híbrido permite también la obtención de un buen resultado analítico independiente de la cantidad de muestra analizada.

Medición electrolítica del factor reactivo
Los equipos tituladores por Karl-Fischer mediante el método volumétrico requieren la valoración periódica del reactivo titulante para establecer su factor. Esta operación no solo demanda tiempo sino que requiere también patrones de agua, por lo que a veces no se realiza con la frecuencia necesaria, con el consiguiente impacto negativo en la calidad de los resultados.

El nuevo titulador híbrido permite calcular el factor del reactivo titulante mediante la simple presión de un botón. Todo el procedimiento es automático y consta del dispensado - mediante la bureta motorizada - de un volumen de reactivo titulante seguido por la conversión del yodo molecular presente en yoduro, operando la celda coulombimétrica en modo inverso al habitual (ver Figura 4). De esta manera, la cantidad de electricidad requerida para convertir el yodo en yoduro permite el cálculo automático del factor que es almacenado en la memoria del equipo.

Innovador diseño de celda de titulación
Las innovaciones del titulador híbrido se extienden también a su diseño mecánico e incluyen una celda de titulación con una tapa removible (ver Figura 2). Esto permite una limpieza fácil y rápida del recipiente, pues los electrodos, tobera y desecante están sujetos a la tapa y no es necesario retirarlos individualmente. Más aún: la tapa prescinde de un sello de vidrio esmerilado, por lo que no se corre el riesgo de que la misma quede adherida por descuido en la aplicación de grasa.

Otro punto que suele requerir mantenimiento frecuente en un titulador KF convencional es la membrana de la celda generadora de yodo, especialmente como consecuencia de las muestras analizadas rutinariamente por la industria del petróleo. El proceso de limpieza normalmente requiere tiempo y cuidado, debido a la proximidad de la membrana a los delicados electrodos de malla de platino. En el nuevo titulador híbrido la membrana es desmontable (ver Figura 5), por lo que en caso de falla debida a contaminación de la misma, basta cambiarla por una en buen estado para volver a dejar al equipo inmediatamente operativo. La membrana contaminada puede limpiarse luego, cuando se disponga de tiempo, sin temor a dañar los electrodos de malla de platino ni demorar el análisis de las muestras.

Análisis mediante vaporización
Existe una significativa cantidad de tipos de muestras cuyo contenido de agua no puede determinarse directamente mediante la titulación Karl-Fischer. Estas muestras están comprendidas principalmente en dos categorías: las que no son suficientemente solubles en el reactivo o solvente y las que son químicamente incompatibles con la técnica porque reaccionan con el yodo o porque su pH es menor que 5 o mayor que 8. Si bien en muchos casos existen aditivos y modificaciones de la técnica para subsanar estos inconvenientes, en otros es necesaria la vaporización previa del agua de la muestra por medio del calentamiento. Para estos casos el titulador cuenta con accesorios que realizan esta operación de manera controlada y reproducible, y transfieren el vapor de agua a la celda de titulación:

• Evaporador de uso general (ADP-611)
Para muestras sólidas insolubles en la celda de titulación.
• Evaporador para minerales (ADP-512)
Para la determinación del agua de cristalización o químicamente ligada a minerales de hierro, manganeso, arcillas y otros sólidos inorgánicos.
• Evaporador de alta temperatura (ADP-512S)
Ídem ADP-512 pero con la capacidad de calentar hasta 1000ºC.
• Evaporador para muestras viscosas (ADP-513)
Para la determinación del contenido de humedad de aceites lubricantes, grasa, alquitrán, pintura y otros líquidos viscosos.
• Evaporador/muestreador automático (CHK-501)
Para la determinación automática del contenido de humedad de hasta 24 muestras con programación individual del tratamiento térmico.

Esta nota ha sido proporcionada por el Lic. Ariel Grillo.

Para mayor información:
PAAM Instrumental SRL
Tel.: (11) 4778 – 7234
info@paam.com.ar
www.paam.com.ar

Super Expensive Metals Periodic Table of Videos

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Fuente: Periodic Videos

Mussel-Inspired Direct Immobilization of Nanoparticles and Application for Oil–Water Separation ACS Publications

Immobilization of various nanoparticles onto complex 2D or 3D macroscopic surface is an important issue for nanotechnology, but the challenge remains to explore a facile, general and environmentally friendly method for achieving this goal.

Taking inspiration from the adhesion of marine mussels, we reported here that oxide nanoparticles of different compositions and sizes were directly and robustly anchored on the surface of monolithic foams ranging from polymer to metals in an aqueous solution of dopamine.

The effective immobilization of the nanoparticles was strongly dependent on the oxidation of dopamine, which could be tuned by either pH or by adding n-dodecanethiol. Interestingly, the thiol addition not only allowed the immobilization to take place in a wide pH range, but also led to superhydrophobicity of the resulting foams. Application of the superhydrophobic foams was illustrated by fast and selective collecting oils from water surface. Because catecholic derivatives exhibit high affinity to a variety of substances, the present strategy might be extendable to fabricate hybrid nanomaterials desirable for self-cleaning, environmental protection, sensors and catalysts, and so forth.

Mussel-Inspired Direct Immobilization of Nanoparticles and Application for Oil–Water Separation
Qing Zhu and Qinmin Pan
ACS Nano 2014 8 (2), 1402-1409

Fuente: ACS Publications

Desulfuración de Gases de Combustión Tecnologías de desulfuración a húmedo Alberto Gambarè - Esc. Polit. Superior de Algeciras

Tecnología de desulfuración a húmedo
Química del proceso caliza / yeso de desulfuración a húmeda

• Las reacciones químicas, que ocurren en un sistema húmedo de caliza, pueden ser caracterizadas mediante una serie de pasos.
• Las reacciones en cada paso del proceso pueden ser agrupadas en tres categorías generales: reacciones gas-líquido, reacciones líquidolíquido y reacciones líquido-sólido.
• Los pasos principales que ocurren simultáneamente son:
  − Absorción
  − Neutralización
  − Regeneración
  − Oxidación
  − Precipitación
  

Química del proceso caliza / yeso de desulfuración a húmedo

• Absorción: este es el primer paso del proceso de remoción de SO2
  Es la absorción del dióxido de azufre en el líquido atomizado
  Absorción es la transferencia de masa que lleva a un vapor soluble a un estado líquido.
• Neutralización: en este paso, el SO2 absorbido reacciona con la caliza disuelta y otras especies alcalinas presentes. En esta etapa se forma sulfito y dióxido de carbono que se libera en forma gaseosa.

Química del proceso caliza / yeso de desulfuración a húmedo

• Regeneración: es la disolución de la caliza que provee el reagente que reacciona con el SO2 formando sulfato de calcio, CaSO4. La caliza es básica y ayuda a balancear el pH de la lechada evitando que se transforme en una solución muy ácida.
• Oxidación: es el proceso de combinar una sustancia con oxígeno. A través del proceso de oxidación, sulfito es convertido en sulfato.
• Precipitación: es el proceso mediante el cual una sustancia se separa de una solución a través de un cambio químico. En el tanque de reacción del absorbedor, cuando la solución se satura, el sulfato de calcio precipita en forma de cristales.

Ver artículo completo:

Turn Lead into Gold! MinuteLaboratory

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For hundreds of years finding the philosophers stone and turn lead into gold was one of the big goals of Alchemists. Modern Scientists accomplished this transformation by use of particle accelerators and nuclear reactors.

Fuente: MinuteLaboratory

La Química de la Vida como no la conocemos Pabulo Henrique Rampelotto

Actualmente existe un consenso en la comunidad científica de que los primeros seres vivos en nuestro planeta son el resultado de una larga evolución química, la cual precedió la evolución biológica. Esta hipótesis, inicialmente introducida por el bioquímico soviético A. I. Oparin, en 1924, e independientemente por el biólogo británico J. B. S. Haldane (en 1929, antes que el primer libro de Oparin fuese traducido para el inglés), postula que la vida se originó en la Tierra luego de una larga evolución de moléculas orgánicas simples hasta las más complejas, incluyendo macromoléculas de capacidad autorreplicativa.⁽¹⁾

El experimento clásico de Stanley Miller fue la primera evidencia experimental de que la hipótesis de Oparin-Haldane podría estar correcta.⁽²⁾ En este experimento, Miller usó una mezcla de los gases - metano (CH₄), amoníaco (NH₃) e hidrógeno (H₂) - para simular la atmósfera primitiva y los electrodos para generar chispas que simularían los rayos y también serían la fuente de energía para las reacciones químicas. El análisis químico de la solución acuosa, algunas semanas después de iniciado el experimento, detectó la existencia de los aminoácidos glicina, α-alanina, ácido aspártico y α-aminoácido-n-butírico. Así, se demostró en el laboratorio la formación de compuestos orgánicos de interés biológico en condiciones similares a las de la atmósfera terrestre primitiva. Hoy, el experimento de Miller no es más considerado representativo para los procesos químicos que ocurrieron en la Tierra hace billones de años atrás, debido a que su modelo de la atmósfera primitiva no se encaja con el modelo actual. Nuevos estudios geoquímicos indican que la atmósfera terrestre nunca fue reductora (esto significa: formada por gases en sus formas más reducidas, como CH₄, NH₃ y H₂), pero sí fue una atmósfera oxidante (CO₂, CO, H₂, N₂) ó, en la mejor de las hipótesis, más o menos reductora, y en este tipo de atmósfera el rendimiento de aminoácidos producidos es muy bajo.⁽³⁾

Sin embargo, con este experimento, Miller inició el desarrollo de la investigación experimental sobre la evolución química y los orígenes de la vida.⁽⁴⁾ Así, se puede decir que Miller es el fundador de lo que hoy se conoce como la química prebiótica, el estudio de las reacciones químicas que condujeron ó podrían haber conducido al surgimiento de la vida en nuestro planeta.

Con el desarrollo de poderosas técnicas de análisis química y molecular (por ejemplo, cromatografía gaseosa, espectroscopia de masa, cromatografía líquida de alta eficiencia y resonancia magnética nuclear) fue posible realizar estudios moleculares y quirales de los productos de las reacciones químicas.⁽⁵⁾ Consecuentemente, hubo un gran avance en las investigaciones relacionadas a la química prebiótica. Gracias a estos trabajos, conocemos en detalles como muchas de las moléculas-llave de la vida pueden haber sido creadas en el mundo prebiótico. Los descubrimientos en las últimas décadas, sin embargo, han demostrado que los límites de la vida en la Tierra están lejos de ser definidos.⁽⁶⁾ Para cualquier ambiente natural con condiciones extremas investigado, una variedad de microorganismos no tolera apenas, pero también requiere, estas condiciones para sobrevivir. Los microorganismos son encontrados a 6,7 km de profundidad en la corteza terrestre y a más de 10 km de profundidad en los océanos, sometidos a presiones de hasta 110 Mpa (1086 atm);⁽⁷⁾ son encontrados también en ambientes extremamente ácidos (pH 0) hasta en ambientes extremamente básicos (pH 12,8)⁽⁸⁾ y en fuentes hidrotermales a la temperatura de 122 °C hasta en aguas heladas a −20 °C.⁽⁹⁾ En adición a las rutas metabólicas de la fotosíntesis, microorganismos recientemente descubiertos poseen metabolismo basado en metano, azufre y hasta incluso hierro.⁽⁶⁾

Más allá de eso, es importante destacar que, a pesar de los recientes avances, estamos apenas comenzando a explorar y a caracterizar el mundo de los extremófilos. La mayor parte de los ambientes subterráneos y sub-oceánicos aún no fue estudiada y apenas un pequeño número de microorganismos ya fueron cultivados y descriptos.⁽¹⁰⁾ Se estima que más de 90% de la flora microbiana permanece desconocida.⁽¹¹⁾ Por eso, los nuevos descubrimientos en el mundo microbiano pueden tener un gran impacto en nuestro conocimiento sobre la biosfera terrestre. En ese contexto, el reciente descubrimiento de Wolfe-Simon et al.⁽¹²⁾ Tiene el potencial de reevaluar nuestro conocimiento de la biología. La autora y sus colaboradores publicaron el descubrimiento de una nueva bacteria que puede substituir arsénico (un elemento considerado altamente tóxico para los seres vivos) por fósforo en macromoléculas como los ácidos nucleicos y las proteínas. Por su naturaleza controversial, este trabajo viene recibiendo diversas críticas. Las principales hablan a respecto de la alta inestabilidad de los ésteres de arsénico en comparación a los ésteres de fosfato en el DNA y a la falta de evidencias directas de que el arsénico esté siendo realmente incorporado al DNA.⁽¹³⁾ Algunos investigadores sugieren que la bacteria en cuestión está simplemente absorbiendo y aislando el arsénico en los vacuolos, mientras hace uso del fósforo.⁽¹⁴⁾ Resultados más claros serán posibles cuando sea confirmada (ó no) la presencia de arsénico en el DNA ó RNA usando espectroscopia de masa. Si fuese correcto, este descubrimiento ampliaría nuestra definición de la vida como la conocemos.

En el laboratorio, el advenimiento de nuevas técnicas moleculares viene permitiendo la construcción de nuevas enzimas y otras macromoléculas.⁽¹⁵⁾ Un genoma viral ya fue construido a partir de los oligonucleótidos.⁽¹⁶⁾ En 2010, fue anunciada la creación de una célula bacteriana controlada por un genoma completamente artificial.⁽¹⁷⁾ De esa forma, la emergente área científica de la biología sintética puede proveer ejemplos en el laboratorio de estructuras químicas alternativas capaces de soportar la catálisis y la evolución darwiniana.⁽¹⁸⁾ con éstas técnicas revolucionarias tenemos el potencial de explorar si es posible construir la vida con nuevas fisiologías, incluyendo rutas metabólicas aún no utilizadas por los seres vivos.

Estos nuevos estudios y descubiertas, que desafían los paradigmas de la biología moderna, nos fuerzan a repensar cuestiones tan intrigantes como "¿qué es la vida?", "¿cuáles son sus límites?" y principalmente, "cuáles son sus características fundamentales?". En este artículo, estas cuestiones fueron estudiadas con el objetivo de ampliar el conocimiento sobre la naturaleza fundamental de los seres vivos, siendo ellos conocidos ó aún a ser descubiertos por la ciencia. En la primer parte, se discuten las dificultades de cómo definir la vida y sus implicaciones en la búsqueda por la vida extraterrestre. En la secuencia, se estudia si la posible química de formas alternativas de la vida y donde estas hipótesis pueden ser colocadas a prueba en nuestro sistema solar.

¿Qué es la vida?
Durante siglos los teólogos, filósofos y científicos han intentando encontrar una respuesta para esta cuestión.⁽¹⁹⁾ Hay centenas de definiciones convencionales en la literatura, pero ninguna es capaz de alcanzar un consenso dentro de la comunidad científica. Existen definiciones termodinámicas, metabólicas, bioquímicas, genéticas y fisiológicas, para citar las más comunes.⁽²⁰⁾ Generalmente esas definiciones se resumen a meras listas de propiedades observables. Eso significa que aunque la caracterización de la vida sea posible, una definición precisa del concepto de vida aún está lejos de ser establecida. Cada teoría, hipótesis ó punto de vista adopta una definición, de acuerdo con sus propias premisas e intereses científicos.

Actualmente, el concepto más utilizado define a la vida como un "sistema químico auto-sustentable capaz de sufrir la evolución darwiniana".⁽²¹⁾ Esa definición fue establecida en 1994 y desde entonces es adoptada por la NASA. Sin embargo, la capacidad de sufrir la evolución darwiniana, un proceso que resulta en mudanzas heredables en una población, no es suficiente para definir la vida, si consideramos que la capacidad de algunos minerales de reproducir los errores en su estructura cristalina sea equivalente a la evolución. De la misma forma, el concepto de un sistema químico autosustentable puede ser aplicado con alguna justificativa para otros procesos físico-químicos autosustentables, tales como los incendios forestales.

De modo general, las tradicionales definiciones de la vida, que se resumen a meras listas de propiedades observables, fallan en distinguir, de modo consistente, entre el mundo vivo y el no vivo. Lógicamente, esa distinción entre los dos no es difícil de ser hecha en nuestro planeta (pero, incluso para nuestro caso, algunos investigadores argumentan la existencia de una biosfera oculta, esto es, una biosfera que no somos capaces de detectar simplemente por ser diferente de aquella con la que estamos acostumbrados).⁽²²⁾ Pero una definición adecuada se vuelve relevante cuando salimos del contexto familiar de la Tierra y encontramos condiciones más exóticas y ambientes donde los fenómenos existen de modo completamente desconocido para nosotros. En esos casos, ¿cómo reconocer qué es vida y qué no lo es?

El único consenso que de hecho existe entre los científicos es que, a pesar de la gran biodiversidad, todos los seres vivos en nuestro planeta derivan de un ancestral común. Así, puede ser prematuro el intentar definir la vida basándose en un único ejemplo – la vida en la Tierra. Como expuesto por Cleland y Chyba,⁽²³⁾ las definiciones apenas nos dicen sobre el significado de las palabras en nuestra lengua, en lugar de decirnos sobre la naturaleza del mundo. Lo que realmente necesitamos es de una teoría general de los seres vivos, análoga a la teoría molecular, que nos permite dar una respuesta sin ambigüedad para la cuestión "¿qué es el agua?".⁽²⁴⁾ Antes de la teoría molecular, lo mejor que un científico podía hacer para caracterizar el agua era definirla en términos de sus propiedades sensibles, tales como el ser incolora, inodora e insípida. Cuando se comprendió la naturaleza molecular de la materia, fue posible identificar el agua de forma que toda la ambigüedad desapareció: el agua es H₂O. Así, una respuesta precisa para la cuestión "¿qué es el agua?" fue posible apenas cuando fue colocada dentro de una teoría científica apropiada.

La falta de una definición de la vida, en algunos casos, puede ser problemática para las ciencias biológicas. Eso queda evidente, por ejemplo, en la intensa discusión en relación a los virus: ¿son ellos seres vivos ó no?; y más recientemente por la sorprendente hazaña de la biología sintética, como fue demostrado por la síntesis química de un genoma bacteriano completo y su incorporación en un microplasma.⁽¹⁷⁾ De la misma forma, esa problemática se refleja en los debates generados por los avances recientes en la investigación biomédica que recae sobre el aborto, la eutanasia y los organismos transgénicos, para citar los más comunes. Más allá de eso, esa cuestión tiene implicaciones profundas en la búsqueda por la vida extraterrestre, como será discutido en la próxima sección.

Astrobiología y la búsqueda por la vida extraterrestre
De modo general, la astrobiología es una rama emergente de la ciencia que estudia la vida en el universo.⁽²⁵⁾ Ese amplio campo de investigación incluye el estudio del origen de la vida en la Tierra y en otras partes del universo, así como la búsqueda por vida extraterrestre.⁽²⁶⁾ Con esta afirmación, una pregunta nos viene rápidamente a la mente: "¿qué estamos buscando exactamente?". De esa forma, una respuesta adecuada para la cuestión es "¿qué es la vida?". Es fundamental para la astrobiología, debido a que el diseño de los experimentos de detección de la vida a ser realizados por telescopios y sondas espaciales, depende de suposiciones sobre el qué es la vida y cuáles observaciones se tendrán en cuenta como prueba para su detección.

Hasta el momento, nosotros apenas conocemos la vida en la Tierra. Por lo tanto, l búsqueda por seres extraterrestres ha sido la búsqueda por la vida como nosotros la conocemos, basada en un único ejemplo. Se cree que exoplanetas capaces de tener vida orbitan dentro de la llamada "zona habitable", la región alrededor de una estrella en la cual el agua se encuentra en estado líquido y donde la atmósfera puede contener dióxido de carbono, agua y nitrógeno.⁽²⁷⁾ Consecuentemente, los científicos han buscado por bio-huellas producidas por seres vivos extraterrestres en nuestro sistema solar (esto es, en meteoros, planetas como Marte y Venus y lunas como Europa, Titán y Encélado) que se asemejan a las células de organismos terrestres, moléculas derivadas del metabolismo celular, así como los aminoácidos y nucleótidos similares a aquellos encontrados en las proteínas y en el DNA.

La vida probablemente es el resultado de contingencias físicas y químicas presentes en el mundo donde ella surgió. En otros planetas, donde hay ambientes similares a los de la Tierra, es muy más probable que pueda existir vida como nosotros la conocemos, esto es, que utiliza agua como solvente y compuestos carbónicos como bloques constructores.⁽²⁸⁾ Sin embargo, aún no sabemos si realmente es lógico asumir ese pensamiento geocéntrico. La Tierra puede ser apenas uno de muchos modelos de planetas que pueden sustentar la vida. Basados en nuestro limitado conocimiento sobre el asunto, no se puede simplemente excluir la posibilidad de existir vida en ambientes muy diferentes al de la Tierra, donde un conjunto de compuestos químicos complejos, solventes y fuentes de energía se vuelven posibles a temperaturas, presiones y composiciones químicas diferentes de las de las condiciones terrestres.

De ese modo, las formas de vida que pueden haberse originado en otro lugar, aún dentro de nuestro propio sistema solar, pueden ser irreconocibles cuando son comparadas con la vida en la Tierra, no siendo posible detectarlas por telescopios y sondas espaciales destinadas a buscar biomoléculas terrestres ó sus productos.⁽²⁹⁾ Debemos reconocer que nuestro conocimiento sobre las características fundamentales de la vida está basado en nuestra comprensión de la biosfera durante las últimas fases de la historia de la Tierra.⁽³⁰⁾ Dado el hecho de que sólo conocemos un ejemplo de estructuras moleculares para la vida, es difícil imaginar como pueda ser la misma, en ambientes muy diferentes de los que encontramos en la Tierra. En las últimas décadas, sin embargo, los experimentos en el laboratorio y trabajos teóricos han venido indicando que la vida puede ser basada en estructuras moleculares substancialmente diferentes de aquellas que conocemos. A seguir, se discuten algunas de esas posibilidades con base en la literatura científica.

Posibles químicas alternativas para la vida
Aunque aún no haya una definición exacta sobre la vida, es posible identificar tres requisitos básicos para poder existir un ser vivo.⁽³¹⁾ Cualquier forma de vida requiere la presencia de una gran cantidad y variedad de moléculas complejas para interaccionar con el medio externo y mantener su funcionamiento interno. De la misma forma, para mantener su alta complejidad química, la vida necesita de una fuente externa de energía y, finalmente, un medio líquido es necesario para mantener la concentración y, al mismo tiempo, el libre flujo de compuestos, permitiendo rápidas interacciones moleculares. Basados en esos tres requisitos básicos y obedeciendo a los principios físicos y químicos existentes, discutimos, a seguir, como la vida puede existir de un modo aún desconocido para nosotros.

Complejidad química
Una de las características fundamentales de la vida es su complejidad química, basada en moléculas poliméricas formadas por enlaces covalentes. El carbono parece ser el único elemento capaz de formar polímeros que rápidamente sufren alteraciones químicas bajo las condiciones físicas prevalecientes en la Tierra. Debido a sus propiedades químicas, el elemento carbono puede formar un número casi ilimitado de moléculas, siendo que algunas de ellas son comunes en el medio interestelar.⁽³²⁾ En consecuencia, se espera que cualquier forma de vida que pueda ser encontrada en otros planetas sea basada en el carbono. Sin embargo, de acuerdo con nuestro conocimiento actual de la física y de la química, ésta puede ser apenas una concepción geocéntrica.

Aunque una bioquímica basada en polímeros de cualquier átomo diferente del carbono generalmente reciba poca atención de la comunidad científica, estudios recientes sugieren que un organismo puede tener un metabolismo completamente independiente del carbono, esto es, un metabolismo cuyo esqueleto principal de las moléculas responsables por las reacciones químicas sea formado por otros elementos más allá del carbono.⁽³³⁾ En esos estudios, el silicio es el más citado por estar directamente abajo del carbono en la tabla periódica y, consecuentemente, ser el elemento más semejante químicamente. Algunas de las semejanzas y diferencias entre el silicio y el carbono que pueden llevar a alteraciones en las propiedades físico-químicas y biológicas de moléculas son discutidas por Bains y Tacke, Showell y Mills.⁽³⁴⁾ Como el carbono, el silicio puede formar cuatro enlaces, enlaces covalentes estables con él mismo y con otros elementos, más allá de formar compuestos estables tetra, penta y hexacoordenados con N, C y O.⁽³⁵⁾ De hecho, una gran variedad de estructuras vienen siendo formadas de tal química (Figura 1). Más allá de eso, la mayor reactividad del silicio comparada con la del carbono puede ser una ventaja en ambientes extremadamente fríos, muy comunes en el universo.

Lógicamente, es importante resaltar que, a pesar de algunas características semejantes, la química del silicio es más limitada que la del carbono. Sin embargo, las críticas en relación a los estudios con silicio, generalmente, son basadas en la improbabilidad de la vida basada en ese elemento bajo las condiciones ambientales terrestres. Es evidente que la substitución directa del carbono por silicio en la bioquímica terrestre produciría moléculas que serían casi inmediatamente hidrolizadas en el agua. Ciertos compuestos derivados del silicio, como silanos y muchos siloxanos, son espontáneamente inflamables a 0°C.⁽³⁶⁾ Sin embargo, estudios con los silanos indican que estos compuestos podrían disolverse en nitrógeno líquido, en lugar de en agua, en concentraciones suficientes para ser los precursores de la vida.⁽³⁷⁾ Es importante resaltar que los silanos son moléculas relativamente grandes, complejas y que pueden llevar a la producción de polímeros complejos.⁽³⁸⁾ Así, su flexibilidad estructural y química en medio no acuoso puede generar análogos funcionales a la bioquímica terrestre.

Los elementos azufre, nitrógeno y fósforo también son potenciales candidatos para formar el esqueleto principal de moléculas bioquímicas.⁽³⁹⁾ El azufre es capaz de formar largas cadenas moleculares, como el carbono. Algunas bacterias terrestres fueron descubiertas en ambientes ricos en azufre en lugar de oxígeno, reduciendo el azufre a sulfuro de hidrógeno.⁽⁴⁰⁾ El fósforo es similar al carbono en su habilidad de formar largas cadenas moleculares, que pueden llevar a la formación de macromoléculas complejas. Cuando es combinado con el nitrógeno, puede crearse una gran variedad de moléculas, incluyendo anillos.

Incluso elementos altamente tóxicos para los seres vivos, como el arsénico, pueden ser aprovechados por formas de vida bajo determinadas condiciones. En la Tierra, algunas algas marinas incorporan cantidades substanciales de arsénico en moléculas orgánicas complejas, como arseno-azúcares y arsenobetanoides.⁽⁴¹⁾ Recientemente, fue descubierta una nueva bacteria que puede substituir arsénico por fósforo en macromoléculas, como los ácidos nucleicos y las proteínas.⁽¹⁴⁾ Del mismo modo, muchas otras formas de vida microscópica utilizan arsénico para generar energía y facilitar su crecimiento.

Fuente de energía
Para mantener su alta complejidad química, la vida necesita de energía. Así, una fuente externa de energía es considerada fundamental para cualquier ser vivo. La energía proveniente del Sol es una fuente casi ilimitada para la vida en la Tierra, siendo muy importante para el desarrollo de la biosfera terrestre.

Con todo así, hay una gran cantidad de seres vivos que sobrevivieron usando otras fuentes de energía. Esos organismos obtienen energía a través de reacciones de óxido-reducción. En esos casos, los metabolismos más conocidos envuelven reacciones con elementos químicos como hidrógeno, hierro y azufre.⁽⁴²⁾ Sin embargo, muchas otras reacciones redox que generan energía para los seres vivos son conocidas y envuelven la oxidación y la reducción de elementos relativamente raros como el cobre, manganeso, arsénico y selenio.⁽⁴³⁾ Estos ejemplos demuestran la capacidad de la vida de usar diferentes formas de obtener la energía para su sobrevivencia. Se debe recordar que los seres vivos, de modo general, son capaces de detectar calor, presión y gravedad, así como los campos magnético y eléctrico.⁽⁴⁴⁾ Todos estos estímulos generan respuestas por la transducción de señales a través de la membrana celular, sea alterando la propagación de los iones que altera el potencial transmembrana, ó iniciando alteraciones metabólicas a través de sistemas de mensajero secundario. Eso indica como formas variadas de energía pueden afectar procesos biológicos. En este sentido, estudios teóricos han demostrado que otras fuentes de energía pueden ser tan eficientes como las energías luminosa y química (reacciones redox) presentes en la Tierra para sustentar seres vivos bajo un conjunto diferente de condiciones ambientales.⁽⁴⁵⁾

En nuestro sistema solar varias fuentes de energía, además de la luz y las reacciones redox, están ampliamente disponibles y podrían ser utilizadas por los seres vivos.⁽⁴⁶⁾ La energía geotérmica es indicada por el vulcanismo, resultando en el calentamiento radiogénico en cuerpos planetarios como Venus y Marte. La presión es una fuente de energía en planetas con atmósfera espesa, como los gigantes gaseosos y Venus. La energía cinética es una fuerza presente en cualquier cuerpo planetario con fuerte convección, como los gigantes gaseosos y, posiblemente, Europa. La aceleración de las mareas es una fuente de energía comúnmente encontrada en el sistema solar, por ejemplo en Europa y Tritán. Los fuertes campos magnéticos y las radiaciones emanadas de Júpiter y Saturno afectan sus satélites. De la misma forma, la presión osmótica puede estar presente en las lunas con subocéanos líquidos, tales como Europa, Ganímedes y Titán.⁽⁴⁶⁾

Lógicamente, eso no significa que tales fuentes de energía sean realmente usadas por seres hipotéticos, pero que apenas están presentes y por lo tanto, llenan uno de los requisitos básicos para la emergencia de la vida en un cuerpo planetario.

Medio líquido ó solvente
La vida, como la conocemos, consiste en interacciones químicas que ocurren en un medio líquido, una vez que las macromoléculas necesitan ser físicamente estables y, al mismo tiempo, presentar flexibilidad estructural y reactividad química. En la Tierra, el único líquido estable para los patrones físicos existentes es el agua, que también es compatible con gran parte de la química orgánica. Evidencias recientes indican que otros cuerpos planetarios en nuestro sistema solar pueden abrigar agua.⁽⁴⁷⁾ Tales evidencias llevaron a la NASA a adoptar el principio "siga el agua" en la búsqueda por vida extraterrestre. Así, el agua, como el carbono, son considerados esenciales para la vida.

Sin embargo, nuevos estudios vienen demostrando que varios otros solventes pueden sustentar reacciones bioquímicas (Tabla 1).⁽⁴⁸⁾ Entre ellos, el amoníaco es frecuentemente el solvente más citado.⁽⁴⁹⁾ El amoníaco, como el agua, disuelve diversos compuestos orgánicos. Muchas reacciones orgánicas preparadas en el laboratorio son hechas con este solvente. Más allá de esto, éste también es líquido en un amplio intervalo de temperaturas (Figura 2).

Las críticas en relación a los estudios con amoníaco resaltan que la formación de micelas por compuestos apolares en este solvente sería difícil. Sin embargo, la separación de fase hidrofóbica es posible en amoníaco en bajas temperaturas. Diferentes hidrocarburos se volvieron miscibles con amoníaco en diferentes temperaturas y presiones.⁽⁵⁰⁾ Así, la formación de las fases fóbica y fílica en amoníaco, análogas a las fases hidrofóbica y hidrofílica en agua, sería concebible en amoníaco, dependiendo de las condiciones de temperatura y presión escogidas. La agresividad del amoníaco como un nucleófilo implica que la bioquímica con base en ese solvente debería de ser diferente en comparación con la vida terrestre, como será discutido más adelante. Considerando que el amoníaco en su forma líquida puede ser abundante en el universo,⁽⁵¹⁾ su potencial capacidad de sustentar vida extraterrestre es digna de consideración. El amoníaco no es el único solvente polar que puede ser considerado como una alternativa al agua. El ácido sulfúrico y la formamida son solventes que soportan reactividad química.⁽⁵²⁾ Más allá de eso, no hay necesidad de enfocar en solventes polares cuando se considera posibles hábitats para la vida. Los hidrocarburos no polares, como el metano y el etano, son mejores que el agua para el mantenimiento de reacciones químicas complejas, debido a que no destruyen hidrolíticamente las especies orgánicas inestables.⁽⁴⁹⁾ A pesar de su importancia para la química de la vida terrestre, en la mayoría de las veces, los químicos usan un solvente diferente del agua para ejecutar sus reacciones, pues ella propia es reactiva, presentando tanto un oxígeno nucleofílico como un hidrogeno ácido en concentraciones de 55 molares.

Es importante resaltar que los estudios experimentales envolviendo químicas alternativas para la vida son escasos y muchas de las ideas discutidas en ese área aún son especulativas. Con los recientes descubrimientos de posibles mundos habitables en nuestro sistema solar, este campo de investigación está comenzando a florecer. En la siguiente sección, se presentan algunas hipótesis de formas alternativas de vida que nuestro conocimiento actual permite discutir.

Formas alternativas de vida en nuestro sistema solar
Cuando se discute sobre la búsqueda por vida extraterrestre, una de las cuestiones más intrigantes que surge es "¿como tales formas exóticas de vida podrían ser?" ó "¿cuán semejantes ó diferentes de nosotros ellas serían?"

La vida es probablemente el resultado de contingencias físicas y químicas presentes en el mundo donde ella surge. Pero, aún en las condiciones existentes en la Tierra primitiva no son claramente comprendidas, lo que vuelve al origen de la vida terrestre un problema lejos de ser resuelto.⁽⁵³⁾ Más allá de eso, la historia de la vida en la Tierra muestra que la trayectoria evolutiva de un ser vivo no puede ser prevista. Las diversas formas inimaginables que surgieron durante el período Cambriano son un buen ejemplo de la variedad de formas que la vida puede tomar. De ese modo, las particularidades de la forma y la función de una historia evolutiva de la vida en otros mundos no pueden ser conocidas hasta ser encontradas. Mientras, a pesar de esa potencial diversidad, en el nivel molecular los mecanismos básicos orientan el desenvolvimiento de cualquier ser vivo. Así, con base a principios generales de la bioquímica es posible hacer previsiones sobre la naturaleza de formas exóticas de vida que pueden ser encontradas en el universo. A seguir, discutimos algunas de esas posibilidades en nuestro sistema solar, la única región del universo que podemos estudiar detalladamente en las próximas décadas.

Vida a base de amoníaco
El amoníaco, como fue revelado al explicar sus propiedades físicas, puede ser un buen solvente para la vida (Figura 3).⁽⁵⁴⁾ En realidad, las macromoléculas, como las proteínas, los aminoácidos y los ácidos nucleicos, contienen grupos funcionales OH y NH2 en varias combinaciones y proporciones en que el amoníaco puede fácilmente interaccionar. Sin embargo, una bioquímica con base en ese solvente debería ser diferente en comparación con la vida terrestre. Debido a que el oxígeno oxida y disocia las moléculas de amoníaco, la vida a base de amoníaco necesita de un ambiente sin la presencia del oxígeno.⁽⁵⁵⁾ En esos ambientes, el metabolismo anaeróbico sería la alternativa. Análogos de biomoléculas terrestres, en los cuales los átomos de oxígeno son substituidos por grupos NH, pueden producir una bioquímica igualmente viable (Figura 4). Reacciones de síntesis, como la de proteínas, a partir de aminoácidos a través de un enlace peptídico muestran semejanzas en la solución acuosa, amoníaca y mezclas de agua y amoníaco.⁽⁵⁶⁾

Diversas líneas de evidencia sugieren que el océano interno de Titán contiene amoníaco mezclado con agua, bajo la forma de una capa líquida abajo de una corteza de hielo.⁽⁵⁷⁾ Más allá de eso, su ambiente libre de oxígeno proporciona una excelente oportunidad para encontrar seres vivos que utilizan amoníaco como solvente. La presencia de NH₃ en el probable océano interno de Encélado también llamó la atención para la posibilidad de vida a base de amoníaco en este satélite.⁽⁵⁸⁾

Vida a base de metano
Las evidencias recientes de lagos compuestos de hidrocarburos en la superficie de Titán, uno de los satélites de Saturno, han llevado a diversos científicos a estudiar la posibilidad de que esos líquidos sean un solvente, en el cual las formas de vida pueden desenvolverse.⁽⁵⁹⁾ Los estudios indican que estos lagos son compuestos de metano y etano, con trazas de nitrógeno disuelto.⁽⁶⁰⁾ Un ciclo de metano puede existir en Titán, semejante al ciclo hidrológico en la Tierra.⁽⁶¹⁾ Así, esos reservatorios líquidos en la superficie proporcionan un ambiente donde moléculas prebióticas, formadas en la rica atmósfera de Titán, se pueden acumular y diferenciar químicamente.⁽⁶²⁾ Considerando la cantidad y extensión de los lagos de metano y etano, si los seres vivos florecen en esos ambientes líquidos y consumen compuestos producidos en la atmósfera, se espera que tales organismos tengan un efecto sobre el medio ambiente próximo a la superficie.

En este sentido, hace algunos años atrás, un estudio sugirió un tipo de vida a base de metano en Titán. De acuerdo con los investigadores, los micro-organismos podrían hacer reaccionar el hidrógeno con el material orgánico proveniente de la atmósfera (como acetileno ó etano) para obtener energía. El producto liberado, en este caso, sería metano. El estudio concluyó que los resultados de la sonda Huygens podrían indicar la presencia de tales formas de vida por la disminución anormal de acetileno y etano, así como de hidrógeno en la superficie de Titán.⁽⁶³⁾ Investigaciones recientemente divulgadas parecen corroborar esa hipótesis. Basado en análisis computacionales, uno de esos trabajos prevé un intenso flujo de hidrógeno de la superficie para el interior de Titán.⁽⁶⁴⁾ Otro estudio relató una disminución de acetileno en la superficie.⁽⁶⁵⁾ Más allá de eso, se sabe que la concentración del etano en la superficie de Titán es menor del esperado, mientras que el metano es encontrado en abundancia.⁽⁶⁶⁾ Aunque estos resultados no sean pruebas de que realmente haya vida en Titán, son relevantes. Aunque la existencia de vida en Titán sea un asunto en abierto, este satélite de Saturno es ampliamente considerado a ser un laboratorio natural de química prebiótica en nuestro sistema solar.

En consecuencia de estos resultados promisores, nuevos grupos de investigación se vienen formando alrededor del mundo con el objetivo de estudiar en detalles como los seres vivos podrían desenvolverse utilizando solventes como el metano.⁽⁶⁷⁾

Vida a base de ácido sulfúrico
En los últimos años, el ácido sulfúrico ha sido sugerido como un posible solvente para la vida. Entre sus características, es líquido en un amplio límite de temperaturas (de 10 a 337 °C), posee constante dieléctrica y momento dipolo mayores que el agua y presenta alta viscosidad.⁽⁴⁹⁾ Debido a su capacidad de soportar la reactividad química, el ácido sulfúrico puede ser un solvente razonable, capaz de sustentar el metabolismo en ambientes no acuosos (Figura 4).

La atmósfera de Venus es el ambiente más apropiado en nuestro sistema solar donde esa forma exótica de vida puede florecer. Las nubes de Venus son compuestas principalmente de aerosoles de ácido sulfúrico y la presencia de agua es escasa.⁽⁶⁸⁾ La capa de nubes a 50 km arriba de la superficie podría proveer un ambiente propicio para la existencia de vida, con presiones semejantes a las encontradas en la Tierra, y temperaturas de 20 a 80 °C.⁽⁶⁹⁾ Según hipótesis recientes, formas de vida podrían haberse originado en un océano primordial cuando la superficie del planeta era más joven y fría;⁽⁷⁰⁾ A lo largo del tempo, cuando el planeta comenzó un proceso de calentamiento (actualmente, la temperatura en la superficie de Venus llega a 460 °C) las formas de vida adaptadas a desenvolverse en el ambiente atmosférico sobrevivieron.⁽⁷¹⁾ Para protegerse de la gran cantidad de radiación UV recibida, éstos seres vivos podrían usar el compuesto ciclo-octa-azufre (S8) que es encontrado en abundancia en la capa baja de la atmósfera venusiana y no reacciona con el ácido sulfúrico.

Un proceso semejante se observa en la Tierra donde las bacterias púrpuras sulfurosas, las bacterias verdes sulfurosas y algunas especies de cianobacterias depositan gránulos de azufre en la superficie externa de la célula.⁽⁷²⁾ Esas formas de vida venusianas podrían ser fototróficas, usando sulfuro de hidrógeno (H₂S), el cual sería oxidado para producir gránulos de azufre elemental.⁽⁷³⁾ En la Tierra, las bacterias púrpuras sulfurosas utilizan ese proceso anoxigénico como fuente de energía.⁽⁷⁴⁾

Vida a base de silicio
El silicio puede formar largas cadenas de silanos, siliconas y silicatos.⁽⁷⁵⁾ Entre ellos, los silanos fueron considerados los compuestos más adecuados para sustentar la vida.⁽³³⁾ Sin embargo, una forma de vida basada en silicio tendría que ser completamente diferente de la vida como la conocemos en la Tierra. Los silanos entran en combustión espontáneamente en contacto con oxígeno, formando silicato e hidrógeno molecular. Así, una bioquímica con base en tales compuestos requiere un ambiente libre de oxígeno. La afinidad del silicio por el oxígeno es tan fuerte que, si el silicio fuese colocado en un medio acuoso, formaría un reservatorio de sílice, retirando el oxígeno del agua.⁽⁷⁶⁾ De esa forma, el agua no es un solvente compatible para los compuestos de silicio. El metano, etano, nitrógeno ó cualquier compuesto que contenga grupos metílicos son solventes más compatibles para un ser vivo a base de silicio (Figura 5).

El enlace fuerte Si-O puede ser evitado y reproducido el escenario similar al carbono, si el oxígeno fuese substituido por azufre. Además, polímeros de silicio han sido obtenidos con nitrógeno en vez de oxígeno, donde el nitrógeno actúa como un donador de electrones.⁽⁷⁷⁾ En los ambientes pobres en hidrógeno, el mismo es frecuentemente substituido por un halógeno como cloro y son formadas largas cadenas lineares de silicio y cloruro.⁽⁷⁸⁾ Las grandes moléculas con base en el esqueleto NH-Si-Si, con halógenos como grupos laterales, podrían proveer la base para sistemas químicos complejos. Los silanos pueden formar macromoléculas flexibles con estructura variada.⁽⁷⁹⁾ Además de eso, los oligosilanos de hasta 26 enlaces Si-Si consecutivos pueden ser quirales, soportar una variedad de cadenas laterales funcionales y no funcionales, teniendo cadenas laterales alquilo, que son generalmente solubles en solventes apolares y autoagregados en estructuras anfifílicas en el agua, creando vesículas y micelas.⁽⁸⁰⁾

Aunque la estabilidad de los silanos disminuye con el aumento de la cadena, si el hidrógeno fuese substituido por grupos orgánicos, se obtienen compuestos estables. Por ejemplo, polisilanos con pesos moleculares mayores que 100 ya fueron sintetizados.⁽⁸¹⁾ Aunque los polisilanos no sean estables en las condiciones de temperatura y presión de la superficie de la Tierra, son suficientemente estables a bajas temperaturas, especialmente a altas presiones. Esos estudios sugieren que si la vida a base de silicio existe puede ser limitada a ambientes con pequeñas cantidades de oxígeno, escasez de agua, un solvente compatible (como metano ó nitrógeno) y temperaturas extremadamente bajas.

El Titán es un excelente destino en nuestro sistema solar para investigar esa posibilidad, pues satisface todos los criterios arriba descriptos.⁽⁸²⁾ Aunque se considere que la abundancia de compuestos carbónicos en Titán pueda competir con los compuestos de silicio como bloques constructores de la vida, el silicio puede ser una ventaja en ambientes extremadamente fríos, debido a su alta reactividad.

Tritón, la mayor luna de Neptuno, es otra posibilidad donde la vida a base de silicio puede ser estudiada. Este satélite es geológicamente activo, presentando actividad volcánica, más allá de poseer una tenue atmósfera y, en especial, un amplio reservatorio de nitrógeno líquido fluyendo abajo de la superficie, de la misma forma que la lava fluye abajo de la superficie terrestre.⁽⁸³⁾ Los estudios han demostrado que los silanos pueden disolverse en nitrógeno líquido en concentraciones suficientes para ser precursores de la vida. Así, Tritón posee los requisitos básicos para ser considerado un objetivo en potencial para estudios astrobiológicos.⁽⁸⁴⁾

Consideraciones Finales
Nuestro amplio conocimiento de la química terrestre nos lleva a concentrar la atención en la química del agua y del carbono, compuestos en que la vida terrestre está basada y - como sabemos - la química orgánica surgió en el siglo XIX, con base al aislamiento de compuestos de la naturaleza. Esta tendencia para retratar la vida llevando en cuenta las características específicas de la vida de la Tierra es la base para lo que llamamos el "principio geocéntrico", discutido por Rampelotto.⁽²⁹⁾ Nuestra tendencia natural al geocentrismo requiere que se haga un gran esfuerzo para ampliar la percepción sobre las características fundamentales de la vida. Como sólo conocemos un ejemplo de vida, aún no sabemos todas sus potencialidades. Así, no podemos descartar la posibilidad de que las características más importantes de la vida aún no hayan sido descubiertas. Las características tradicionalmente apuntadas como esenciales a los seres vivos, pueden ser apenas consecuencias de las propiedades más fundamentales, pero aún desconocidas. En este sentido, los estudios aquí discutidos, exploran posibilidades alternativas de la vida, son fundamentales para la formulación de una teoría general de los sistemas vivos que, por su vez, puede guiarnos en dirección a una respuesta para la cuestión "¿qué es vida?".

Además de eso, principios básicos de la química nos advierten contra el pensamiento geocéntrico en relación a la vida. A través de los ejemplos discutidos, es posible imaginar reacciones químicas que puedan sustentar a los seres vivos envolviendo compuestos no carbónicos, ocurriendo en otros solventes más allá del agua, lo que envuelven reacciones de óxido-reducción, sin oxígeno molecular. Estos estudios sugieren que, si seres vivos se originaron de forma independiente en otros mundos que presentan ambientes geoquímicos diferentes, probablemente éstos habrían seleccionado diferentes solventes y bio-polímeros para el metabolismo. Así, en vez de buscar por bio-huellas específicas que surgieron recientemente en la historia de la Tierra (como, por ejemplo, oxígeno y ozono), las futuras misiones espaciales deben concentrarse en la búsqueda de vida basada en sus características fundamentales, lo que significa buscar por las características de la vida, independientemente del material que la constituye. Al asumir esta visión no geocéntrica, estaremos aumentando significativamente las probabilidades de reconocer un ser vivo, si nos encontramos con él, en algún lugar del universo.

Contacto
e-mail: pabulo@lacesm.ufsm.br

Autor
Pabulo Henrique Rampelotto - Centro Interdisciplinar de Pesquisas en Biotecnologia, Universidade Federal do Pampa, CP 1847, 97300-000 São Gabriel - RS, Brasil.

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