Los agitadores de teflón pueden distorsionar la ciencia del laboratorio

Jun 07, 2023

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Según un nuevo estudio, utilizar la barra agitadora incorrecta en un laboratorio de química puede provocar errores.

Los científicos han descubierto que las barras agitadoras hechas de PTFE, más comúnmente conocido como teflón, pueden introducir errores en una reacción de laboratorio estándar utilizada para manipular las propiedades de los nanotubos de carbono o nitruro de boro.

Las barras agitadoras son varillas de metal ferromagnético con forma de bolitas cubiertas de PTFE que se encuentran en el fondo de un vaso de precipitados. Un campo magnético giratorio hace girar las barras agitadoras. Permiten a los investigadores mezclar una solución en un matraz cerrado sin agitación manual.

Un nuevo artículo en ACS Omega describe lo que sucede cuando los científicos usan barras agitadoras de PTFE para funcionalizar nanotubos mediante la reducción de Billups-Birch, una reacción utilizada desde hace mucho tiempo que libera electrones para que se unan a otros átomos.

Los científicos suelen utilizar la reducción para hacer que los nanotubos sean más susceptibles a la funcionalización, el proceso de personalizarlos para aplicaciones añadiendo moléculas como proteínas.

Esto puede ser tan simple como dispersar nanotubos en un baño químico cargado con las moléculas que desea agregar. Billups-Birch, un proceso de un solo paso utilizado para funcionalizar nanotubos con una variedad de moléculas, es uno de esos métodos, dicen los investigadores. Edward Billups, profesor emérito de química de la Universidad Rice, ayudó a desarrollar el método.

Cuando lo usaron para modificar nanotubos de nitruro de boro, los investigadores se sorprendieron al ver que sus tubos se volvían grises mientras que las barras agitadoras de PTFE se volvían negras. El análisis termogravimétrico estándar, generalmente adecuado para ver evidencia de funcionalización, no encontró nada malo, pero los investigadores sí.

“Aparte de eso, no pudimos obtener resultados consistentes”, dice Angel Martí, profesor asociado de química, bioingeniería y ciencia de materiales y nanoingeniería.

“A veces obtendríamos una funcionalización muy alta (o una funcionalización aparente) y otras no. Eso fue realmente extraño”.

Descubrieron que el litio del disolvente a base de amoníaco utilizado en la reacción Billups-Birch reaccionaba con el PTFE blanco de las barras, volviéndolas negras.

“Debido a que los nanotubos de carbono son negros, sería fácil creer que se fueron depositando nanotubos en las barras durante toda la reacción”, dice Martí. “Pero eso no es lo que sucede. Descubrimos que en condiciones Billups-Birch, el PTFE reacciona.

"El teflón generalmente no reacciona con nada", dice. “Por eso se utiliza en barras para revolver y en utensilios de cocina. Por eso también es fácil pasar por alto lo que vimos que sucedía en el laboratorio”.

Una búsqueda en la literatura no encontró nada sobre cómo evitar el PTFE en Billups-Birch, dice Marti. “Eso también fue extraño. Quizás todos los demás lo sepan, pero por si acaso decidimos explorar el problema. Por eso decidimos escribir un artículo”.

Los investigadores sospechan que la reacción inesperada con el teflón está creando radicales que reducen la eficiencia de la reacción y que pueden atacar el nitruro de boro o los nanotubos de carbono. Mientras tanto, su rápida solución al problema es quizás la más sencilla.

“Ahora utilizamos barras para revolver recubiertas de vidrio”, dice Martí. “El vidrio es completamente inerte. Eso nos da reproducibilidad y buena funcionalización”.

La Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y la Fundación Welch apoyaron la investigación.

Fuente: Universidad Rice

Estudio original DOI: 10.1021/acsomega.8b03677