#CienciaEnLaVidaCotidiana #QuímicaReticular
La separación y purificación de mezclas es el corazón de numerosas industrias, desde la química hasta la energética. Procesos tradicionales como la destilación criogénica para separar hidrocarburos ligeros son enormemente costosos y consumen grandes cantidades de energía. La ciencia de materiales ha encontrado una solución eficiente en los materiales reticulares, como las Redes Metal-Orgánicas (MOFs) y las Redes de Imidazolato Zeolítico (ZIFs).
Estos materiales se comportan como “esponjas moleculares” perfectas, diseñadas con precisión atómica para crear estructuras cristalinas y poros ultra-altos, superando a los materiales porosos tradicionales como las zeolitas. Esta capacidad de diseño racional nos permite ajustar la forma, el tamaño, la métrica y la funcionalidad de los poros para lograr una selectividad sin precedentes.
Para la separación de gases, existen tres estrategias principales:
1. Separación Termodinámica: Aprovecha las diferencias de afinidad. Se utilizan sitios metálicos abiertos (OMS) que se unen fuertemente a ciertas moléculas (como olefinas) debido a su π-sistema, o se explotan las fuerzas de van der Waals para captar alcanos de cadena larga.
2. Separación Cinética: Se basa en la diferencia de velocidad a la que distintas moléculas atraviesan los poros. ZIF-8 es un ejemplo destacado que utiliza la flexibilidad de sus aperturas (actuando como “puertas de saloon”) para discriminar entre moléculas de tamaño similar, logrando selectividades altísimas.
3. Efecto de Apertura de Compuerta (Gate-Opening): Estructuras flexibles como MAMS-1 o ZIF-7 cambian su geometría en respuesta a la presión o la temperatura, permitiendo o excluyendo selectivamente moléculas.
Además de los gases, los MOFs son vitales en la fase líquida: se utilizan para la purificación de agua, removiendo trazas de fármacos y moléculas biológicamente activas. También purifican combustibles líquidos eliminando aminas cíclicas que, al quemarse, generan óxidos nitrosos (NOx). Para aplicaciones a gran escala, la selectividad de los MOFs se combina con la flexibilidad de los polímeros en las Membranas de Matriz Mixta (MMMs), superando las limitaciones de rendimiento de los materiales individuales.
Descarga aquí la fuente del episodio.
Suscríbete: Apple Podcasts | Spotify | YouTube Music | RSS
