T51. Chip Cell and John Dalton by Rene A. Nome, Institute of Chemistry, UNICAMP, Brazil

Sometimes Chip Cell wonders about what would happen if it could switch people in time. What if, for instance, John Dalton was alive today? Dalton is widely considered one of the founding fathers of modern atomic theory. Dalton’s visual descriptions of the atomic structure of compounds are shown below, as published in his 1808 classic, A New System of Chemical Philosophy.

Today, it is possible to experimentally characterize single atoms and molecules with precise atomic and temporal resolution. Spatial resolution on the order of angstroms (1E-10 meters) is needed to characterize chemical bonds. This can be achieved with X-rays as well as a number of imaging approaches including electron and atomic force microscopes. The image of pentacene shown below schematic (A) and experimental result (B), taken by Leo Gross and collaborators, is one of many visually arresting examples of state-of-the-art single-molecule imaging.
Moreover, given the weights of atoms and common bond energies, the time-resolution needed to watch atomic motion in real time is on the order of femtoseconds (1E-15 seconds). Femtochemistry has been used for many decades now, enabling, for example, experimental studies of reaction mechanisms and the observation of transition states in real time. Today, many groups around the world work on the integration of femtosecond technology with high-resolution imaging and/or X-rays to enable space-time resolved chemistry. It has been a long way since Dalton’s 1808 logical masterpiece yet he would likely relish learning about the new ‘toys’ that have been developed in recent times.

Leo Gross, et al. The Chemical Structure of a Molecule Resolved by Atomic Force Microscopy, Science 325, 1110 (2009).

Chip Cell e John Dalton por Rene A. Nome, Instituto de Química, UNICAMP, Brasil

Às vezes Chip Cell interroga-se sobre o que aconteceria se ele pudesse transportar as pessoas no tempo. O que aconteceria, por exemplo, se John Dalton estivesse vivo hoje? Dalton é considerado por muitos um dos fundadores da teoria atômica moderna. Algumas das descrições visuais da estrutura atômica de compostos feitas por Dalton são mostradas abaixo, conforme publicado no livro clássico de 1808, Um Novo Sistema de Filosofia Química

Hoje, é possível caracterizar experimentalmente átomos individuais e moléculas com resolução atômica e temporal precisas. A resolução espacial da ordem de angstroms (1E-10 metros) é necessária para caracterizar ligações químicas. Isto pode ser conseguido com raios-X, bem como uma série de abordagens de imagem, incluindo os microscópios eletrônicos e de força atómica. A imagem do pentaceno mostrada abaixo em forma esquemática (A) e como resultado experimental (B), obtida por Leo Gross e colaboradores, é um dos muitos exemplos visuais arrebatadores da qualidade atual das imagens de uma única molécula.
Além disso, considerando os pesos de átomos e as energias de ligação conhecidas, a resolução temporal necessária para assistir o movimento de átomos, em tempo real, é da ordem de femtosegundos (1E-15 segundos). Femtoquímica tem sido utilizada por várias décadas, permitindo, por exemplo, estudos experimentais de mecanismos de reação e a observação dos estados de transição em tempo real. Hoje, muitos grupos ao redor do mundo trabalham na integração da tecnologia de femtosegundos com imagens de alta resolução e / ou raios-X para permitir realizar experimentos químicos resolvidos no espaço e no tempo. Tem sido um longo caminho desde a obra mestre de Dalton de 1808, mas ele provavelmente disfrutaria aprendendo sobre os novos 'brinquedos' que têm sido desenvolvidos nos últimos tempos.

Leo Gross, et al. The Chemical Structure of a Molecule Resolved by Atomic Force Microscopy, Science 325, 1110 (2009).