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Ciencia en la Vida CotidianaYo Divulgo Ciencia Author: Pablo Araujo Granda Language: es-ec Genres: Science Contact email: Get it Feed URL: Get it iTunes ID: Get it |
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5.28 La Arquitectura Atómica del Siglo XXI: Diseño, Funcionalización y Aplicaciones de las Redes Metal-Orgánicas (MOFs) y Covalentes (COFs)
Episode 28
Wednesday, 5 November, 2025
#CienciaEnLaVidaCotidiana #QuímicaReticular La Química Reticular es la disciplina fundamental para construir la clase más grande de materiales cristalinos, incluidos los Polímeros de Coordinación, las Redes Metal-Orgánicas (MOFs), las Redes de Imidazolato Zeolítico (ZIFs) [107a, 122], y las Redes Orgánicas Covalentes (COFs) [155, 156a]. Este enfoque de diseño racional se basa en la simplificación de estructuras complejas a su topología subyacente (nodos y aristas), lo que permite a los científicos diseñar estructuras con precisión atómica. Para ajustar las propiedades, se emplean diversas estrategias de ingeniería química. La Funcionalización Pre-sintética utiliza enlazadores con grupos funcionales específicos para lograr la expansión isorreticular y ajustar la métrica de los poros. El método más versátil es la Modificación Post-Sintética (PSM), que, al ser independiente del proceso de reticulación, permite alteraciones químicas como la incorporación de metales, el intercambio de enlazadores (SALI), o reacciones covalentes de alto rendimiento, como la click chemistry. Las aplicaciones abordan desafíos globales cruciales: 1. Almacenamiento y Energía: Los MOFs buscan almacenar combustibles limpios como el hidrógeno (H2) y el metano (CH4) a presiones más seguras. La alta adsorción se consigue maximizando el área superficial [56, 131b, 101, 102] y utilizando Sitios Metálicos Abiertos (OMS), que aumentan la afinidad química (Qst) por estas moléculas. 2. Captura de : Los MOFs están diseñados para evitar la alta penalización energética de los métodos convencionales. La inclusión de OMS [41b, 321] o la funcionalización con aminas permiten una quimisorción selectiva de CO2 frente a N2. 3. Separación y Climatización: La alta selectividad se logra mediante mecanismos termodinámicos o cinéticos. Los MOFs y ZIFs se utilizan en Membranas de Matriz Mixta (MMM) para la separación de gases y para la purificación de líquidos, como la eliminación de fármacos en aguas residuales. Además, su estabilidad hidrolítica y su capacidad de adsorber vapor de agua mediante la formación de clústeres reversibles los hacen ideales para la cosecha de agua del aire y las bombas de calor por adsorción (ADHP) [75a, 76e]. 4. Farmacéutica: Se diseñan MOFs a nanoescala (NMOFs) para la administración dirigida de fármacos y la captura reversible de anestésicos inhalados (como Xenón y N2O). La flexibilidad de ciertas estructuras (MOFs “que respiran” como MIL-53) permite cambios de volumen reversibles, útiles para la separación.
