Badania

Niespodzianka badawcza

Opublikowano: 22.12.2016

forum akademickie

Azot to pierwiastek chemiczny, który w stanie wolnym wstępuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Wysoka energia wiązania potrójnego powoduje, że jest raczej bierny chemicznie, czyli mówiąc kolokwialnie: reaguje niechętnie. Jego wartościowość wynosi cztery, ale może czasem przyjmować wartościowość równą pięć, co oznacza, że może stworzyć wiązania z pięcioma innymi atomami. Cztery, czasem pięć, ale sześć?

Okazuje się, że jest to możliwe. Dwaj polscy naukowcy: dr Dominik Kurzydłowski z Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego (CeNT UW) oraz dr Patryk Zaleski-Ejgierd z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN), właśnie to odkryli.

 

W ramach grantu badawczego Narodowego Centrum Nauki badali możliwość otrzymania związku, w którym pięciowartościowy azot łączyłby się z pięcioma sąsiadami za pomocą wiązań kowalencyjnych, czyli chemicznych i… przypadkowo.

– Nie do końca to był przypadek, raczej niespodzianka – mówi dr Patryk Zaleski-Ejgierd. – Planowaliśmy znaleźć związki o wysokich koordynacjach azotu, ale nie spodziewaliśmy się, że znajdziemy aż tak wysokie koordynacje.

Dr Dominik Kurzydłowski tak tłumaczył dla serwisu PAP – Nauka w Polsce, istotę odkrycia: „Do uformowania pojedynczego wiązania kowalencyjnego potrzeba dwóch elektronów. Kłopot z azotem polega na tym, że tworząc różnorakie związki tak „handluje” elektronami, żeby zawsze mieć ich wokół siebie osiem, co wystarcza na wiązania z nie więcej niż czterema atomami. Nam jako pierwszym udało się znaleźć stabilny kryształ, w którym azot łamie regułę oktetu – czyli ów wymóg posiadania dokładnie ośmiu elektronów – i formuje wiązania z udziałem łącznie aż dwunastu elektronów”.

Podczas badań w jednym z kryształów uczeni natrafili na jony o wzorze NF6, w których azot jest wiązany aż z sześcioma atomami fluoru. Związki, w których jakiś pierwiastek łamię regułę oktetu, są nazywane hiperwalencyjnymi. Tworzy je wiele różnych pierwiastków. Symulacje komputerowe i obliczenia związane z poszukiwaniem hiperwalencyjnego azotu prowadzono w IChF PAN przy użyciu teorii funkcjonału gęstości elektronowej. Naukowcy skorzystali także z jednego z bardziej zaawansowanych wariantów tej teorii – funkcjonału hybrydowego, który umożliwia bardzo dokładny opis wiązań chemicznych.

– Nasze badania to, jak się zdaje, pierwsza tego typu praca. Takie związki wcześniej nie zostały uzyskane zapewne dlatego, że naukowcy dokonywali eksperymentów w normalnych warunkach albo do nich zbliżonych. My użyliśmy nieco egzotycznych, czyli bardzo wysokiego ciśnienia – tłumaczy dr Zaleski–Ejgierd. – W sposób naturalny takie związki mogły by zapewne powstać w atmosferach innych planet, zakładając, że spotkałyby się ze sobą atomy azotu i fluoru. W ziemskich warunkach raczej nie udało by się takiego związku znaleźć, choć po udanej syntezie… może.

Praca, która została w listopadzie opublikowana na łamach „Scientific Reports”, ma charakter teoretyczny. Obaj panowie zajmowali się czystą nauką i, jak i mówi dr Zaleski-Ejgierd, ich motywacją była ciekawość, dlatego też na razie nie zastanawiali się nad praktycznym wykorzystaniem swojego odkrycia.

jk

źródło: PAP – Nauka w Polsce)

 

 


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie