Mendia beti gustatu izan zait. Txikitan, herri txikietan eman nuen
bizitza, Irurtzunen eta Erason, Imotz bailarako herrian (irudian).
Mendiz inguratuta, eskualdeko errepideak pasatzen ziren bertatik bakarrik, trafiko gutxi zegoelarik. Hortaz, mendiaz eta txirrindulaz disfrutatzeko zonalde aproposa. Haurtzaro eta nerabetasunean, mendiarekiko eta txirrindularitzarekiko afizioak barneratu nituen. Gero, molekulekiko afizioa garatu nuen, Kimika ikasterakoan. Hiru afizio hauek, elkarrekiko independienteak izan arren, lotura estua dute. Bai, molekulek ere bai. Gaurkoan, lotura hau ikusiko dugu.
Mendiaz eta naturaz disfrutatzeko modu desberdin anitz daude. Dudik gabe, bakoitzak berea aukeratzen dut. Nik pertsonalki modu desberdinak ditut, baina gaur batean bakarrik fijatuko naiz, azaldu nahi dudana azaltzeko lagungarri izanen delakoan: Mendigoizaletasuna. Hau da, mendien gailurretara igotzea. Mendi tontorretara heltzeko, mendizaleak ez dira bide laburrenetik igotzen. Orokorrean, malda txikieneko bidetik igotzen dira. Honek arrazoi asko izan ditzake, baina ni, berriz ere, batean fijatuko naiz. Malda txikieneko bidetik igota, gutxiago nekatzen gara, hau da, energia gutxiago gastatzen dugu denbora jakin batean. Horretaz gain, igotzen ditugun mendiak ez daude isolatuta, mendiz inguratuta egon ohi dira. Hori dela eta, normalean, mendira igotzeko bideak mendi lepoetatik pasatzen dira, beheko irudian ikusten ahal den moduan.
Mendi lepoak, bi ala mendi gehiago elkartzen dituzten altuera maximoko puntuak dira. Mendiak konektatzeaz gain, alde batera eta bestera dauden bailarak konektatzen dituzten altuera baxueneko puntuak dira. Hortaz, bailaratik bailarara joateko, mendi lepora igo behar gara, baina mendi tontorretik mendi tontorrera joateko, mendi lepora jeitsi behar gara.
Jakina da mendeetan zehar mendi lepoak erabiliak izan direla bailara batetik bestera igarotzeko. Hortik pasatzen ziren bide nagusietako batzuk. Gaur egun, bide hauetako asko, nagusienak, asfaltatuta daude. Gaur egungo errepide asko aintzinako bideak ziren, eta errepide hauetatik igarotzen dira txirrindulariak lasterketetan. Beheko irudian, Frantziako Tourreko etapa baten profila duzue.
Bertan ikusten diren gailurrak, ez dira benetako mendi tontorrak, mendi lepoak baizik (gehienetan). Hortaz, mendigoizaletasuna eta txirrindularitza (errepidekoa bederen) ondorengo moduan bereiz ditzakegu: mendigoizaleak mendi gailurretara igotzen dira eta txirrindulariak mendi lepoetara. Baina, zerikusirik ote du honek guztiak molekulekin?
Lehenik eta behin, zer da molekula bat? Atomo bat baino gehiagoz osatutako konposatua da molekula. Hortaz, bi atomoz ala milaka atomoz osatua egon daiteke molekula bat. Esperimentalki, badakigu molekulek, orekan daudenean, geometria bat dutela. Atomoek posizio batzuen inguruan kokatzen direla alegia. Horretaz gain, molekula desberdinak elkartzerakoan, erreakzio kimikoak eman daitezke, molekula berriak emanez. Molekula berri hauetan hasieran genituen atomo kopuru eta mota berdinak ditugu, atomoen posizioak berrantolatu direlarik. Nola arrazionalizatzen dugu hau kimikariok? Kimika Kuantikoaren laguntzaz. Hortaz, egin diezaiogun so kimika kuantikoaren ekuazioei, eta ea zer erraten diguten.
Lehenik eta behin, esan dezagun lortzen ditugun ekuazioak ezin ditugula ebatzi. Hau marka! Hurbilketak egin behar ditugu. Ea ba, hurbilketa hauek zentzudunak izan behar dira, bestela lortuko ditugun emaitzek ez dute inolako zentzurik izanen. Gaurkoan, oinarrizko hurbilketa batean fijatuko gara: molekulen atomoen osagaiak nukleoak eta elektroiak dira. Elektroien masa oso oso txikia da nukleoekin alderatuta, eta hori dela eta, elektroiak askoz ere azkarrago mugituko dira nukleoak baino, arinagoak direlako. Hortaz, nukleoen eta elektroien mugimendua desakoplatu ditzakegu. Hurbilketa honi Born-Oppenheimer hurbilketa deritzo, M. Bornek eta J. R. Oppenheimerrek proposatu zutelako duela ia 100 urte. Oppenheimer honek Manhattan projektuan eta Franck Txostenean lan egin zuen bera da (Ikusi Aitor Santistebanek #KulturaZientifikoa 1. Jaialdian egindako ekarpena).
Horrela, nukleoen posizioa eta mugimendua elektroiek eta beste nukleoek osatzen duten energia potentzial gainazal batek deskribatuko digu. Energia potentzial gainazalak molekularen arabera desberdinak dira, baina beheko irudiak agertzen dituen ezaugarriak ditu:
Zonalde urdinak, energia baxueneko zonaldeak dira, eta gorriak energia altueneko zonaldeak. Tarteko koloreek, tarteko energiak adierazten dituzte. Ez al dauka irudi honek Lurraren gainazalarekin antzekotasunik? "Bailarak", "mendi tontorrak" eta "mendi lepoak" ikus daitezke irudi honetan ere, ezta? Baina, nola interpretatzen dugu "mapa" hau? Goazen ikustera.
Goian aipatu bezala, molekulek orekan geometria bat dutela aipatu dugu. Zein izanen da geometria hau? Goiko energia potentzial gainazaleko zonalde urdinei dagokio, hau da, energia minimoko egoerak. Sistema fisikoek energia minimoko egoeran egoteko joera dute, baita molekulek ere. Hortaz, gure Energia Potentzial Gainazalaren minimoei so eginez, molekula desberdinen geometria optimoak jakin ditzakegu, esperimenturik egin gabe.
Molekulen geometria ulertzeaz gain, Energia Potentzial Gainazalak molekulen arteko erreaktibitatea ulertzeko balio digu, erreakzio kimikoak ulertzeko, alegia. Errekzionatuko duten molekulak nahastean, potentzial gainazalaren minimo batean egonen gara. Erreakzioa gauzatzean lortzen diren produktuak, energia potentzial gainazalaren beste minimo batean egonen dira. Hau da, erreakzio kimikoak bailara batetik beste bailara batera igarotzea bezala uler dezakegu. Baina, irudiari so eginez, nondik igaroko dira nukleoak erreakzioa gertatu bitartean? Energia handieneko zonaldeetatik (mendi tontorretatik) ala mendi lepoetatik?
Goiko irudian, eskuinean, ikusten ahal dugun moduan, erreakzioa gertatzen den bitartean, nukleoak energia malda ahalik eta txikiena duten bidea jarraituz berrantolatzen dira. Mendi lepoetatik igarotzen dira, eta ez mendi tontorretatik. Egiten duten bidearen energia profila egiten badugu, goian ezkerrean dugun irudia lortzen dugu. Irudi honek ez la du antzik txirrindularien etapen profilarekin? Gainera, mendi lepoetatik igarotzen dira, txirrindulariak bezala, eta ez doaz mendi puntara, mendigoizaleak bezala. Hortaz, izenburuaren galderari erantzunez: Molekulak txirrindularitzazaleak dira!
Bukatzeko, aipamen bat. Energia profil hauekin, esperimentuak egiterakoan lortzen diren datu zinetiko eta termodinamikoak azal daitezke. Adibideak beste baterako utziko ditugu, ordea. Bestalde, molekulen geometria oso modu zehatzean kalkulatzen ahal dira. Hortaz, Born-Oppenheimer hurbilketa oso zehatza da kasu gehienetan eta gaur egun erabilienakoa den hurbilketa da (ez bakarra).
Sarrera honek #KulturaZientifikoa 1. Jaialdian parte hartzen du.
Descargo de responsabilidad: He utilizado las imágenes sin ánimo de lucro, con un objetivo de investigación y estudio, en el marco del principio de uso razonable - sin embargo, estoy dispuesto a retirarlas en caso de cualquier infracción de las leyes de copyright.Disclaimer: I have used the images in a non for profit, scholarly interest, under the fair use principle - however, I am willing to remove them if there is any infringement of copyright laws.
iruzkinik ez:
Argitaratu iruzkina