muy buenas alumnos aquí he hablado una vez más para hablar de química y hoy como veis por el título vamos a explicar cómo narices se hace para hallar a la estructura exacta de las moléculas es decir cómo se hace para saber que una molécula es exactamente así es decir hay técnicas que por ejemplo nos permiten saber los grupos funcionales y esto es una mina si esto es un benceno etcétera pero como sabemos exactamente que esta molécula es así con estos ángulos con estas distancias de enlace que técnica nos permite hallar esto vamos a ver lo
que son las radiografías a las moléculas pero antes de continuar con la técnica en sí dejadme contextualizados un poco si ya me seguís en twitter o en instagram ya sabréis que hace unos días estuve en el alba el sincrotrón alba de barcelona en un evento que hicieron que se llamaba youtubers en alba en el cual nos invitaron a varios miembros de la comunidad estén ya en ese evento nos dieron unas camisetas tan chulas pues como éstas y básicamente un sincrotrón es un acelerador de partículas que se utiliza para producir tipo de luz concreta que se
llama luz de sincrotrón nos explicaron un poco cómo funciona para qué se usa técnicas derivadas del sincrotrón y demás y a raíz de esa visita se me ocurrió la idea de explicaros cómo funciona una técnica en concreto de química que se llama difracción de rayos x lo que viene a decir el título radiografías de moléculas así que antes de continuar muchas gracias a toda la gente del sincrotrón alba por invitarnos a nosotros por dejarnos acceder a las instalaciones explicarnos todas las técnicas con tantísimo detalle sobre todo por el trato recibido que fue excepcional así que
ahora sí vamos a empezar hablando de la difracción de rayos x y para entender un poco cómo funciona esta técnica dejadme que os haga un experimento con estas cosas que tenemos aquí en la mesa básicamente una serie de tapices unas rejillas y puntero láser a muy bien pues como veis aquí tenemos ahora mismo un puntero láser que está apuntando hacia la pared y si apretamos el botón pues efectivamente se produce una luz así que voy a poner aquí la pinza para que quede permanentemente en una posición estable y ahora vamos a hacer un poquito de
zoom y vamos a poner delante de nuestro puntero láser esta placa de petri un plástico normal y corriente apagamos las luces y como veis no pasa nada especial como mucho si muevo el plástico veis que se está moviendo el puntero láser ahora vamos a poner delante de nuestro puntero láser un tamiz que tiene un tamaño de poro de un milímetro como veis ahora se empieza a formar un ligero efecto en el que se forma como una estrella de cuatro vértices muy bien vamos a continuar disminuyendo el tamaño del poro ahora le vamos a poner un
tamiz de 100 micras fijaos que ahora el efecto es bastante diferente podemos ver claramente un patrón de luces con esta estructura en dos direcciones x y pero esta vez parece que tiene más definición que lo que veíamos antes que era simplemente un como una especie de raya ahora está separado en muchos puntos y de hecho fijaos en algo curioso vamos a ascender las luces con la luz encendida quizás no se llega a ver tan bien pero si os fijáis estoy moviendo en vertical el tamiz y voy a apagar las luces mientras sigo moviéndolo en vertical
podéis ver que estoy moviendo el tamiz ahora mismo al pasar por los bordes pues tapa el puntero láser sin embargo dentro de lo que es el tamiz por mucho que yo lo mueva en vertical el patrón no se mueve el patrón es exactamente el mismo tan solo varía si lo giro vamos ahora a reducir un poco más todavía el tamaño del poro y vamos a poner ahora un tamiz de 32 micras como veis ahora reduciendo el tamaño del poro a 32 micras los puntos se separan muchísimo más y esto es porque efectivamente estamos en una
zona bastante cercana a la longitud de onda del puntero láser esto es una muestra de lo que se conoce como difracción como podéis ver ahora mismo tenemos un haz del puntero láser que va en una sola dirección y al poner el tamiz esta luz se ve disfrazada hacia los laterales es decir ya no sigue exactamente la misma trayectoria recta que veíamos antes sin embargo ahora mismo podéis ver que estoy moviendo el tamiz y al moverlo en vertical tampoco notamos ninguna diferencia y esto se debe a que la interacción es una interacción difracción que se debe
interpretar entendiendo la luz como una onda y que por lo tanto las ondas de la luz pueden tener interacciones de distinto tipo constructivas y destructivas y en los sitios donde es constructiva se forman estos puntos y en los sitios donde fuera destructiva simplemente no se forman ahora vamos a ver porque aquí se nos forman estos patrones tan claramente definidos y cuando nosotros poníamos nuestra placa de petri no como se puede ver perfectamente la placa de petri aunque parezca transparente y perfecta es un objeto totalmente desordenado no tiene ningún patrón que se repita dentro de la
estructura todas las moléculas de polímero están colocadas de una manera aleatoria dentro de este plástico sin embargo en nuestras rejillas se puede ver perfectamente cómo tenemos un patrón que forma una red cuadriculada y es por esto por lo que veíamos como dos ejes uno en vertical y otro en horizontal uno correspondería al eje vertical de nuestra red y otro correspondería al eje horizontal de nuestra red y como habéis podido observar también a menor separación a menor tamaño de poros más grande es la separación en la pared esto quiere decir que si tenemos rejillas ordenadas de
distinto tamaño de poro nosotros podemos utilizar esta técnica utilizando el puntero láser para calcular de alguna manera la distancia el tamaño del poro de cada una de estas rejillas para bien podemos medir cualquier distancia podríamos medir rejillas de un metro o rejillas de un nanómetro pues con un láser no como veis ahora mismo estoy poniendo delante del puntero láser nuestra rejilla de un milímetro y no somos capaces de ver la separación entre los puntos el puntero láser digamos que pasa de lleno por los agujeros y entonces por lo tanto no es capaz de disfrutar y
no somos capaces de ver esos puntos para poder medir los por contra si ponemos una rejilla demasiado pequeña el patrón que se forma es totalmente diferente y aquí ya no somos capaces de poder medir la distancia entre los puntos y básicamente no hay puntos no hay un patrón de difracción como el que hemos visto antes entonces con este puntero láser que podríamos medir pues podríamos medir el tamaño de los poros de una rejilla que tenga una distancia más o menos similar a su longitud de onda y aunque realmente no se llega a ver muy bien
en la etiqueta porque está demasiado pequeño este puntero láser tiene una longitud de onda de entre unos 630 y 480 nanómetros que está lo suficientemente cerca de 32 mil caras como para producir ese espectacular efecto de difracción muy bien pues hasta aquí el experimento que os parece lo que acabáis de ver habéis visto que una radiación que entra con una superficie que tiene una unidad repetida es decir un objeto que presenta un cierto patrón repetitivo a lo largo de su estructura si tenemos una luz con la longitud de onda adecuada somos capaces de observar este
efecto de difracción como veis en este experimento cuando teníamos una rejilla lo suficientemente pequeña nosotros teníamos esos puntos que se separaban y en función de eso podríamos medir la distancia en esos cuadrados en la rejilla entonces muy bien muy bonito y tal pero os estaréis preguntando qué tiene que ver esto con la estructura de las moléculas para ello imaginamos esta molécula en concreto si me pongo un poco así de lado podéis ver que aquí en esta estructura tenemos una serie de patrones bastante definidos podéis ver que según como ponga esta estructura se observan unos pasillos
unos huecos a través de los cuales se ve la pared con una geometría totalmente definida en esta estructura son básicamente hexágonos pues bien nosotros hemos visto que el láser es capaz de producir difracción en una rejilla de 32 micras cuando nosotros tenemos una distancia de 32 micras un láser normal y corriente produce difracción sin embargo y si yo pusiera aquí una luz con la longitud de onda lo suficientemente corta para disfrutar con esta rejilla con esta técnica el pad aunque se viera disfrazado en la pared me permite calcular la distancia que hay entre las distintas
partes de esta molécula y a lo mejor ya vais cogiendo un poco por dónde van los tiros efectivamente esa luz que hay que aplicar esa energía esa longitud de onda que hay que aplicar para que esto disfrute es rayos x así que técnicamente podríamos hablar de una radiografía de moléculas pero todavía creo que hay cosas que se podrían explicar un poco más volvamos a lo que decíamos al principio del vídeo si nosotros quisiéramos hallar exactamente la estructura de esta molécula tal cual está nosotros no podríamos hacerlo porque como hemos visto la difracción necesita un patrón
repetitivo nosotros necesitamos que haya varias unidades exactamente igual dispuestas en unas posiciones concretas para que se produzca la difracción ahora bien os suenan esos experimentos que hayamos hecho en el canal de cristalización cuando nosotros cristalizamos una sustancia lo que estamos haciendo es formar un sólido en el cual tenemos una estructura precisamente ordenada nosotros estamos colocando las moléculas en unas posiciones concretas muy determinadas y esto hace que adopten una forma exacta y aldi fractal rayos-x a través de esos cristales podemos llegar a calcular la estructura de estas moléculas evidentemente el cálculo es un cálculo bastante complejo
no vamos a entrar en mucho más detalle sin embargo pues os digo que es perfectamente posible que es una técnica bastante recurrente esto se conoce como cristalografía de rayos x y en química es sobre todo utilizada para hallar y demostrar la estructura de las moléculas y esto es básicamente el fundamento muy bien grosso modo muy resumido de cómo se estudia la geometría de las moléculas generalmente para las moléculas más estudiadas existe una base de datos de espectros de difracción de rayos x así que generalmente cuando lo que se trata es de comprobar si tienes la
molécula que buscas pues haces una distracción de rayos xy comparas con la base de datos a ver si cuadra y no tienes que andar haciendo tantísimos cálculos sin embargo cuando se trata de una molécula nueva o que quieres por cualquier motivo determinar la estructura exacta de esa molécula entonces debes recurrir a esta técnica y ya os digo que experimentalmente es una técnica bastante complicada por un motivo principal y es que tenemos que hacer estos cristales que os he dicho tenemos que hacer que las moléculas estén ordenadas en el espacio tenemos que cristalizar las sustancias y
eso no siempre es tan fácil porque claro esta técnica de rayos x es sobre todo utilizada cuando tenemos moléculas muy complejas así que eso imaginaos que queremos cristalizar una proteína una proteína según las condiciones que tengamos cambia de forma entonces es posible que a lo largo de la cristalización se modifique su estructura y entonces al medir con rayos-x estén midiendo algo que no debes y es más la propia cristalización es bastante complicada entonces aquí es donde entra el sincrotrón generalmente las técnicas de rayos x comunes utilizan una fuente de luz de rayos x que tiene
una intensidad unas ciertas propiedades sin embargo la luz de sincrotrón la radiación que se produce en estos aceleradores de partículas tiene unas características muy singulares es una luz muy intensa muy focalizada en un sitio muy polarizada y esto hace que tenga las propiedades excepcionales para poder medir en las ondas de rayos x básicamente con la longitud de onda de rayos x de la luz de sincrotrón se pueden hallar las estructuras de proteínas en cuestión de minutos mientras que a lo mejor con un rayos x- convencional tardas días teniendo en cuenta que las proteínas son moléculas
que se degradan que son difíciles de cristalizar y que generalmente en investigación el tiempo corre en contra estamos hablando de una técnica que acelera muchísimo el proceso de la medición de una estructura así que bueno esto es un poco lo que os quería traer hoy una especie de explicación de cómo se utilizan los rayos x para poder hallar la estructura de las moléculas lo que os viene diciendo el título radiografías de moléculas y antes de terminar el vídeo me gustaría dejar al aire una reflexión y es que fijaos en el hecho de que esta técnica
es capaz de determinar exactamente la estructura de una molécula en función de la difracción de los rayos x y somos capaces de saber la distancia entre átomos el ángulo entregado a 1 es decir la posición en tres dimensiones exacta de cada átomo sin embargo no podemos ver los átomos a día de hoy todavía es muy difícil ver un átomo exactamente es interesante y curioso como a pesar del impedimento de no poder llegar a ver los átomos el ser humano y la inventiva ha sido capaz de desarrollar técnicas que escriben estos impedimentos para poder hallar las
estructuras de una manera indirecta así que bueno esto es todo por este vídeo espero que nos haya quedado muy largo que os haya resultado interesante os repito que la descripción tenéis los enlaces a todos los canales de la gente que estuvo allí de la web del sincrotrón y bueno pues si tenéis cualquier duda pues preguntarme la en redes oa través de comentarios twitter facebook por donde queráis así que esto es todo por hoy nos vemos en el próximo vídeo y disfrutar de la ciencia en su máximo esplendor [Música]
