Moléculas a reacción

Blog de divulgación del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea

Las arcillas, materiales sorprendentes

(José I. García Laureiro, ISQCH)

Todos tenemos el recuerdo de esos días de lluvia, cuando éramos niños, y había que ir al colegio. Nuestras madres nos ponían esas botas de goma, que tienen el evocador nombre de katiuskas. Esas botas eran maravillosas porque permitían una actividad de otra forma prohibida: meter el pie en medio del charco de barro…

Y es que el barro, como las botas, también es impermeable al agua, por eso precisamente se forman los charcos. Si examináramos la estructura de las microscópicas partículas que forman el barro cuando se mezclan con agua, descubriríamos una familia de minerales con los que la humanidad siempre ha convivido y de los que ha sacado un enorme partido: las arcillas. Es difícil minimizar la importancia de las arcillas en la cultura humana. Moldeadas con agua y después secadas, permitieron la manufactura de los primeros recipientes ya en tiempos prehistóricos. El descubrimiento de la cocción de estos materiales dio lugar a la alfarería y la cerámica. De forma similar, el adobe y el ladrillo han sido (y siguen siendo) materiales de construcción muy extendidos, basados en mezclas de arcilla y agua. Las tablillas de arcilla también se cuentan entre los primeros materiales utilizados como soporte para la escritura. Algunos instrumentos musicales,  probablemente de los más antiguos, están hechos de arcilla, como la ocarina. Finalmente, el suelo cultivable posee unas cualidades óptimas para la agricultura cuando contiene las adecuadas proporciones de arcilla. ¡Y además es divertido meter el pie en el charco! ¿Qué más se puede pedir?

LAS ARCILLAS Y LA QUÍMICA

Pues resulta que sí que les podemos pedir más, y las arcillas nos lo dan gustosamente. Las arcillas han demostrado ser unos excelentes catalizadores de muchas reacciones orgánicas. Los catalizadores son agentes químicos que consiguen que las reacciones transcurran más rápidamente, muchas veces a temperatura ambiente y generalmente con mejor selectividad, es decir, que se obtiene mayoritariamente el producto buscado y no mezclas de éste con otros subproductos, lo que genera residuos y obliga a costosas etapas de purificación. Por todo lo anterior, la mayoría de los procesos químicos industriales se realizan mediante reacciones catalíticas. Las arcillas poseen unas propiedades ácidas de forma natural, debido a su particular estructura de aluminosilicato. Por ello, pueden emplearse como catalizadores ácidos sólidos, en contraposición a los catalizadores ácidos líquidos que se emplean industrialmente, como el ácido sulfúrico o el ácido clorhídrico. Que el catalizador sea sólido tiene una ventaja fundamental: para separarlo de la reacción, basta con pasarlo a través de un filtro. Esto es mucho más barato y limpio que el tratamiento que se requiere al emplear un ácido líquido. Pero es que, además, las arcillas poseen una estructura que los convierte en sólidos ideales para inmovilizar otros catalizadores químicos más sofisticados, capaces de realizar las delicadas transformaciones necesarias en la síntesis de fármacos y otras moléculas de alto valor añadido. De esta forma, el caro catalizador inmovilizado en la arcilla puede ser separado por filtración y, en el mejor de los casos, reutilizado varias veces, incrementando la rentabilidad del proceso y disminuyendo la generación de residuos.

El grupo de Catálisis Heterogénea en Síntesis Orgánicas Selectivas lleva más de veinte años investigando en el empleo de arcillas como catalizadores por sí mismas en la síntesis de productos de interés industrial, como la alantoína, y también como soportes de catalizadores homogéneos capaces de realizar transformaciones químicas muy sofisticadas, como las que dan lugar selectivamente a un solo enantiómero. La aplicación más reciente: su empleo como soporte para nanopartículas metálicas catalíticas. Una química más económica y sostenible es posible gracias a las ubicuas arcillas.

AH, SÍ, Y UNA COSA MÁS…

Desde mediados del siglo pasado, las arcillas se han visto envueltas en una aventura tan misteriosa como apasionante, nada menos que en el mismo origen de la vida. Existen varias teorías que sostienen que la estructura de las arcillas y su capacidad catalítica pudieron ser determinantes para la formación de las moléculas primordiales de las que estamos hechos los seres vivos. Incluso se ha llegado a demostrar que las arcillas pueden catalizar de forma natural la síntesis de ARN a partir de sus componentes más sencillos. Y el ARN es, posiblemente, la primera molécula replicadora que apareció en el planeta…

Así que la próxima vez que alguien le diga que ha quedado a la altura del barro, puede sentirse orgulloso de estar al mismo nivel que este humilde, pero versátil y utilísimo material.

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Un comentario el “Las arcillas, materiales sorprendentes

  1. Fernando
    17/06/2012

    Me encanta la ligereza con que José Ignacio mete las distintas sustancias en el contexto vital… Yo también aprendo leyendo el bolg.
    Mucho ánimo a todos!

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Esta entrada fue publicada en 15/06/2012 por en Catálisis, Materiales y etiquetada con , , , , .

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