O Prof. Ehud Pines é um iconoclasta. O que mais você pode chamar de um cientista que passou 17 anos perseguindo obstinadamente a solução para um problema de química de mais de 200 anos que ele achava que nunca recebeu uma resposta satisfatória usando métodos que nenhum outro cientista pensou que poderia levar à verdade? Agora, ele é justificado quando Angewandte Chemie publicou um artigo de capa detalhando como seu experimento foi replicado por outro grupo de pesquisa enquanto era radiografado para revelar a solução que o Prof. Pines sempre defendeu.
A questão em questão é: como um próton se move através da água? Em 1806, Theodor Grotthuss propôs sua teoria, que ficou conhecida como o Mecanismo de Grotthuss. Ao longo dos anos, muitos outros tentaram uma solução atualizada percebendo que, estritamente falando, Grotthuss estava incorreto, mas permaneceu a resposta padrão do livro de texto. Até agora.
O Prof. Ehud Pines sugeriu, com base em seus estudos experimentais na Universidade Ben-Gurion do Negev, juntamente com seu Ph.D. estudante Eve Kozari, e estudos teóricos do Prof. Benjamin Fingerhut sobre a estrutura dos aglomerados de água protonada do Prof. Pines, que o próton se move através da água em trens de três moléculas de água.
Os trens de prótons “construem os trilhos” abaixo deles para seu movimento e, em seguida, desmontam os trilhos e os reconstroem na frente deles para continuar. É um loop de faixas que desaparecem e reaparecem que continua infinitamente. Idéias semelhantes foram apresentadas por vários cientistas no passado, no entanto, de acordo com o Prof. Pines, elas não foram atribuídas à estrutura molecular correta do próton hidratado que, por suas propriedades estruturais triméricas únicas, leva a promover o mecanismo de Grotthuss.
“Os debates sobre o mecanismo de Grotthuss e a natureza da solvatação de prótons na água ficaram acalorados”, diz o Prof. Pines, “pois este é um dos desafios mais básicos da química. Entender esse mecanismo é pura ciência, ampliando os limites de nossa conhecimento e mudando um dos nossos entendimentos fundamentais de um dos mais importantes mecanismos de transporte de massa e carga da natureza.”
Enquanto nos últimos anos estudos teóricos adicionais confirmaram as descobertas do Prof. Pines sobre o próton hidratado acomodado por uma cadeia de três moléculas de água, a maioria da comunidade científica global que trabalha na área permaneceu relutante em aceitar o modelo emergente do Prof. movimento na água. Assim, o Prof. Pines procurou colaboradores de longa data do Instituto Max Born, na Alemanha.
Eles montaram uma equipe de pesquisa internacional organizada pelo Dr. Erik Nibbering e replicaram o experimento, desta vez radiografando o sistema químico. O experimento de raios-X – que exigia equipamentos especialmente projetados custando milhões de dólares financiados pelo Conselho Europeu de Pesquisa – confirmou as descobertas do Prof. Pines.
O experimento de absorção de raios X (XAS) mediu o efeito da carga do próton na estrutura dos elétrons internos dos átomos de oxigênio únicos das águas. Conforme previsto pelo Prof. Pines, verificou-se que três moléculas de água são mais afetadas pela presença do próton, cada uma em uma extensão diferente, e, juntamente com o próton, formam cadeias de 3 moléculas de água protonadas ou “trens”.
“Todo mundo pensou sobre esse problema por mais de 200 anos, então isso foi um desafio suficiente para eu decidir abordá-lo. Dezessete anos depois, estou satisfeito por provavelmente ter encontrado e demonstrado a solução”, diz o Prof. Pines.
A próxima edição dos livros de química da faculdade poderá substituir a descrição do Mecanismo Grotthuss pelo “Mecanismo Pines”, uma ideia que agrada ao Prof. e processos fundamentais na natureza.
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