Атомы азота необходимы для создания многих важных химикатов от наркотиков до удобрений. Но получение тех атомов в химикаты сложно, потому что молекулы азота являются жесткими орехами для взламывания. Они состоят из двух атомов, разделяющих упрямую тройную связь, которую химики могут разбить только путем опаления их с температурами до 500°C. И это приводит к простому химическому аммиаку, которому нужна последующая обработка для производства более сложных составов.
Теперь химики обошли энергоемкую реакцию и создали новую, разделяющую молекулярный азот при комнатной температуре и синтезирующую общее удобрение.Газ азота (N2) составляет 78% воздуха, который Вы вдыхаете.
С начала 20-го века у химиков есть связанный азот и водород с железным катализатором в 500°C для производства аммиака, процесс, названный процессом Haber-Bosch. В середине 1990-х неорганические химики обнаружили более нежный способ вызвать молекулярный распад азота с помощью составов, содержавших молибден. Пары этих металлических составов жертвуют шесть электронов азоту – два для каждой из трех связей азота. Другие с тех пор создали подобные составы, следующие той же стратегии.
В 2004 химик Пол Чирик из Корнелльского университета сделал свою собственную версию на основе циркония.Молекулы Чирика разделяют азот и добавленный водород для формирования аммиака, подражая процессу Haber-Bosch при намного более разумной температуре 85°C. Но процедура не является абсолютно чистой: Для создания водородного газа химики начинают с метана, ископаемого топлива, и выпускают двуокись углерода как побочный продукт.
Таким образом, Chirik и коллеги хотели найти реакцию, пропустившую синтез аммиака в целом и пошедшую прямо от газа азота до полезного химиката.Раствор включает подобные раковине моллюска органические молекулы, держащие атом металлического гафния в их открытии. Две из этих молекул могут захватить молекулу азота между своими металлическими атомами и разорвать первые две из ее связей.
Это до гафниевых атомов, имеющих только два электрона каждый для передачи в дар, может пойти. Разорвать заключительную связь, химики, превращенные к другой молекуле с еще более сильной тройной связью, моноксидом углерода. Когда они пузырились этот газ во флягу с их гафниевыми молекулами, две молекулы моноксида углерода разделяют азот и создали новые связи для создания oxamide, общего удобрения, ученые, о которых сообщают онлайн 13 декабря по своей природе Химия.
Oxamide является простым химикатом с шестью атомами: два углерода, два атома кислорода, которые являются и от приточных молекул моноксида углерода и от двух отдельных атомов азота. Гафниевые молекулы, «прикрепленные [азот] вниз, разделили его связь и получили его готовый сделать химию», говорит Чирик." Моноксид углерода является соломой, сломавшей позвоночник верблюда."Точно то, как реакция работает, еще не ясно, говорит Чирик. Он и его коллеги хотят понять этот механизм и изменить к лучшему его, потому что реакция является в настоящее время не каталитической: гафниевые составы могут сделать реакцию только однажды, потому что освобождение oxamide от молекул оставляет их в государстве, которое не может связать азот снова.
Создать молекулы, которые могут реагировать много раз, может потребовать, чтобы химики переместили периодическую таблицу вниз для нахождения нового металла, не хватающегося на oxamide как плотно, говорит Чирик.Разделение молекулярного азота с помощью моноксида углерода «неожиданно и абсолютно беспрецедентно», говорит неорганический химик Майкл Фризук из Университета Британской Колумбии, Ванкувер, в Канаде.
Эта новая комбинация реакций «супер изящна», говорит химик Кристофер Камминс из Массачусетского технологического института в Кембридже, и процесс мог позволить молекулярному азоту быть реактивом в других реакциях синтеза, добавляет он.