Nobel de Química: La gràcia de les superfícies.

Quan parlem de química, de seguida pensem en tubs d’assaigs plens de líquids fumejants i de diferents colors. O potser en una planta petroquímica enorme, plena de canonades i grans tancs on líquids de diferents tipus reaccionen. No és una idea incorrecta, però la química té moltes més cares, i una d’elles és la que ha sigut ressaltada aquest any amb el Premi Nobel de Química: La química de superfícies.

En una reacció química senzilla el que passa és simplement que un àtom topa amb un altre i s’enllacen de manera que donen lloc a una molècula, una cosa diferent a la que teníem al principi. Un exemple típic és la sal. Comencem amb un àtom de clor (tòxic) i amb un de sodi (brrr, tòxic també) però si reaccionen i s’enllacen tindrem una cosa completament diferent, clorur sòdic, la coneguda sal de taula imprescindible per cuinar. (Un químic precisaria que en realitat calen dos àtoms de sodi i una molècula de clor. Cert, però deixeu-me simplificar)

Naturalment la cosa pot ser més complicada. Podem començar amb dues molècules que topen i en separar-se s’han intercanviat uns quants àtoms, de manera que acabem amb dues molècules diferents de les inicials. Però de nou, en imaginar-ho solem pensar en molècules flotant enmig de l’aigua o d’un gas, xocant les unes amb les altres en totes direccions.

El que passa és que en ocasions hi ha reaccions químiques que funcionen diferent si tenen lloc sobre una superfície. Imagineu una placa metàl·lica observada de molt a prop. Tan a prop que poguéssim distingir els àtoms que la formen. Si a la superfície i dipositem delicadament una molècula i al costat una altra, la manera en que interactuaran serà diferent que si ho fan flotant en l’aigua. En una superfície podran xocar en determinades direccions però no en altres, les càrregues elèctriques i la forma de la superfície condicionaran la mena de reaccions que poden passar. I algunes reaccions que serien molt improbables o complicades sobtadament passaran a ser senzilles. Com em va dir un company químic: "És més fàcil fer l'amor sobre un llit que no pas flotant a l'espai".

Doncs el premi Nobel ha sigut pel químic alemany Gerhard Ertl, que va descriure la manera en que tenien lloc aquestes reaccions. I no penseu que és poc important o una simple curiositat. Moltes reaccions tenen lloc en superfícies encara que no ho sembli. I un cas típic té relació amb un altre Premi Nobel, el del 1918. Aleshores el va guanyar un altre químic alemany, en Fritz Haber, per descobrir com fabricar amoni a partir de nitrogen i hidrogen. De nou va ser un fet important ja que l’amoni fa falta per fer moltíssims components que ens envolten, des d’abonaments per l’agricultura fins als explosius.

En Haber va trobar la manera de sintetitzar l’amoni afegint ferro al sistema. El ferro no participa en la reacció, però ajuda a que passi. Es diu que fa de “catalitzador”. La cosa funcionava, però el perquè no estava massa clar. Va ser justament en Ertl qui va ajudar a entendre el que passava, que la reacció per fer amoni passava en la superfície de les partícules de ferro, on l’hidrogen i el nitrogen podien interactuar de manera completament diferent a com ho farien si estaven solets.

Però aquesta mena de reaccions les tenim per tot arreu. Per exemple, actualment els cotxes són molt menys contaminants que fa uns anys gràcies als catalitzadors, que netegen els gasos que surten del tub d’escapament gràcies a reaccions d’aquesta mena. La fabricació de semiconductors també depèn de com els àtoms es dipositin en determinades superfícies, i finalment, un exemple més llunyà és que aquesta química també és important per saber perquè es degrada la capa d’ozó. Les reaccions químiques que es carreguen l’ozó de l’estratosfera no passen a l’aire lliure sinó que ho fan en els núvols estratosfèrics, concretament en la superfície dels cristalls de gel que hi ha allà dalt.

No importa on estigueu ara mateix, segur que si mireu al voltant hi ha un grapat de coses que s'han fabricat o que funcionen gràcies a la química de superfícies.