Reacciones superficiales por la Prof. Dra. Dª. María de los Ángeles Molina Gómez, académica de número

El estudio de los procesos que tienen lugar en una determinada superficie o interfase de separación entre dos medios ( agua/aire, metal/disolución, sólido/gas, etc.) posee tanta importancia que dio lugar al establecimiento de una nueva área interdisciplinar: la “Ciencia de Superficies”. En el siglo XX fueron concedidos tres premios Nobel de Química, relacionados con el estudio de superficies, a P. Sabatier, en 1912, por el estudio de la hidrogenación de compuestos orgánicos en presencia de metales finamente divididos; a F. Haber, en 1918, por la síntesis del amoníaco a partir de sus elementos sobre óxido de hierro; y a I. Langmuir, en 1932, por sus investigaciones y descubrimientos sobre interfases, para las cuales dedujo que la ecuación que relaciona la concentración de una determinada especie en equilibrio, entre un gas y una superficie sólida, es similar al equilibrio de un gas en el campo gravitacional, sólo que el papel de este campo corresponde en este caso a las fuerzas de adsorción (de atracción del gas por el sólido). El premio Nobel de este año 2007 ha recaído sobre el alemán Gerhard Ertl por sus contribuciones a la Química de Superficies. Esta rama de la Química tiene un enorme interés para la comprensión de procesos tales como la reducción de la capa de ozono (ya que en la estratosfera las reacciones químicas tienen lugar sobre pequeños cristales de hielo); el comportamiento de dispositivos electrónicos (como los semiconductores, que son la base de los ordenadores); la oxidación del hierro o el funcionamiento de las pilas de combustible, entre otros. Esta rama de la ciencia requiere la utilización de sofisticadas técnicas experimentales, porque su objetivo es observar el comportamiento de capas individuales de átomos o moléculas sobre la superficie ordenada de un metal extremadamente puro, por lo tales experimentos deben realizarse en vacío total para evitar la contaminación. Ertl ha estudiado la reacción de hidrogenación de nitrógeno sobre superficies de hierro, que es de interés para la obtención de fertilizantes artificiales, y también la reacción de oxidación del gas tóxico monóxido de carbono sobre platino, para lograr eliminar este gas en las emisiones de los automóviles. Todas estas reacciones son extremadamente sensibles a la estructura de la superficie, es decir, su velocidad depende del tipo de sitio ocupado por las moléculas y de la densidad de las mismas sobre la superficie. Estos estudios han significado un sustancial avance en la comprensión de procesos superficiales.