Síntesis y caracterización de complejos moleculares de ... - Recercat

Un dispositivo químico capaz de producir la descomposición catalítica del agua (Figura
3) deberá contener tres componentes principalmente: un sistema capaz de absorber
luz, un catalizador capaz de oxidar el agua a oxígeno, y un catalizador capaz de
obtener hidrógeno a partir de los protones y electrones liberados en el proceso anterior
(Figura 4). De los tres procesos, el más difícil es sin duda alguna la catálisis de
oxidación del agua. Por este motivo, y desde hace varios años existen diferentes
grupos de investigación dedicados en conseguir la catálisis artificial de oxidación de
agua.
2H O → O + 4H + 4e
4H + 4e → H
Figura 4: Reacción de oxidación del agua y de formación de hidrógeno
La reacción de oxidación del agua es termodinámicamente favorable, pero costosa
enérgicamente debido a su elevado potencial redox (E o = 1,23V a pH=0). Además, por
otro lado es una reacción muy compleja desde el punto de vista mecanístico, dado que
implica la sustracción de 4 H + y 4 e - del agua y la formación de un enlace doble
oxígeno-oxígeno. 12
En las plantas verdes este proceso tiene lugar en un sistema proteico conocido como
fotosistema II (PSII) que contiene el clúster de Mn y Ca (Mn4-Ca), del cual se ha
descrito recientemente con precisión la estructura cristalina (Figura 5). 13
Figura 5: Estructura cristalina del PSII y de las distintas estructuras posibles del clúster Mn 4-
Ca
12 R.A. Binstead, C.W. Chronister, J. Ni, C.M. Hartshorn, T.J. Meyer, J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 8464.
13 J. Barber, J.W. Murray, Coord. Chem. Rev., 2008, 252, 233.
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