Aprendemos desde as primeiras aulas de química no colégio que cargas opostas se atraem e cargas se repelem . Esta é uma verdade científica universal – exceto quando não é.
Uma equipe de pesquisa do laboratório de Berkeley liderada pelos químicos Richard Saykally e por David Prendergast, trabalhando com fonte de luz avançada ou advanced light source ( ALS), mostrou que, quando hidratados na água, íons carregados positivamente (cátions) podem se atrair, se emparelhando uns com os outros.
“Através de uma combinação de espectroscopia de raios X, e micro jatos líquidos e muita teoria a primeira vista, temos observado e caracterizado emparelhamento entre cátions de guanidina em solução aquosa “, afirma Saykally . “Os químicos teóricos previram esse emparelhamento cátion-a-cátion, mas ele nunca foi definitivamente observado antes. Se cátions de guanidina podem se emparelhar desta forma, logo, outros sistemas de cátions semelhantes provavelmente também podem.”
A guanidina e o efeito Hofmeister
Guanidina é um composto iônico de hidrogênio, nitrogênio e átomos de carbono, cujo sal – cloreto de guanidina – é amplamente utilizado por cientistas para desnaturar proteínas para estudos de proteínas dobráveis. Essa prática remonta ao final do século 19, quando o cientista checo Franz Hofmeister observou que cátions, como os de guanidina pode emparelhar com ânions (íons carregados negativamente) em proteínas para levá-los a precipitar. O efeito Hofmeister, que classifica os íons em sua capacidade sobre as proteínas, tornou-se um padrão em pesquisa de proteínas, embora o seu mecanismo nunca foi totalmente compreendido.
Lei Correspondência de Afinidades da Água
Em 2006 , Kim Collins, da Universidade de Maryland propôs uma “Lei de Correspondência de Afinidades da Água” para ajudar a explicar “os efeitos de Hofmeister ” . A proposta de Collins afirma que a tendência de um cátion e ânion para formar um par de contato é governada por quão perto sua hidratação de cargas ocorre, ou seja, quão fortemente os íons se agarraram às moléculas de água . Saykally, que é um cientista da Divisão de Ciências Químicas do Laboratório de Berkeley e professor de química na Universidade da Califórnia, desenvolveu um meio de estudar tanto a Lei de Correspondência Afinidades da água e o efeito de Hofmeister. Em 2000, ele e seu grupo incorporam a tecnologia de micro jatos líquidos para o ambiente experimental com alto vácuo e linhas de luz, e usaram a combinação de executar as primeiras medidas de espectroscopia de absorção de raios- X em amostras líquidas. Esta técnica se tornou uma prática de pesquisa amplamente utilizada.
Moléculas de carga igual também se atraem.
Usando uma tecnologia de micro jatos líquidos, a equipe fez uma amostra fluir rapidamente através de microcanais escavados em sílica, até atingir um bocal com apenas alguns micrômetros de diâmetro, O feixe de líquido resultante percorre alguns centímetros em uma câmara de vácuo cruzando um feixe de raios X, até se condensar e ser recolhido. Ao analisar os dados, os químicos concluíram que o inesperado “contato por emparelhamento” cátion-cátion observado é gerado pela energia de ligação da água, como previsto pela teoria.
“Nós descobrimos que os íons guanidínio formam fortes ligações doadoras de hidrogênio no plano da molécula, mas ligações receptoras de hidrogênio fracas com os elétrons pi ortogonais ao plano.
“Quando flutuações colocam os íons solvatados próximos uns dos outros, a atração de van der Waals entre as nuvens de elétrons pi espremem as moléculas de água fracamente ligadas, que se movem pela solução e formam ligações de hidrogênio muito mais fortes com outras moléculas de água. Esta liberação das moléculas de água fracamente interativas resulta no contato entre os cátions guanidínio.
“Acreditamos que nossas observações podem estabelecer um precedente geral pelo qual a atração de cargas iguais se torne um novo paradigma para as soluções aquosas,” concluiu Shih.
Nenhum comentário:
Postar um comentário