A nemesgázok "lehetetlen" kötésbe lépnek

A kémikusok először anionnal való reakció során megfigyelik a xenont és a kryptont

A nemesgáz-xenon meglehetősen inert, szinte csak az erős elektronhiányos partnerekhez kötődik - így gondolták korábban. © Jurii / CC-by-sa 3.0
felolvasta

"Tiltott" reakció: A vegyészek először nemesgázokkal állítottak elő olyan reakciót, amelyet korábban lehetetlennek tartottak: spontán módon és szobahőmérsékleten a xenon és a kripton egy negatív töltésű anionnal reagáltak - a bór- és klóratomok komplexe. Különleges dolog: Ez idáig a nemesgázok anionokkal történő megkötését lehetetlennek tartották, mivel ezekben túl sok elektron van.

Már az iskolában megtanultuk, hogy a nemesgázok "kötés-szégyenlõek": a xenon, a hélium és az együtt önként reagál, de egyáltalán nem reagálnak más elemekkel. Ennek oka az atomjaik elektronokkal töltött külső héja, amelyen keresztül a nemesgázok már energiiailag optimális állapotba kerülnek. Ezért a reakcióhoz különösen körülményekre van szükség, például egy rendkívül magas nyomásra.

A jelenlegi doktrína szerint a nemesgázok sem reagálnak mindenkivel: ilyen kötés csak pozitív töltésű partnereknél lehetséges. Az elektronhiány azután a külső gázt néhány külső elektronra felrabolja. De a negatív partnerekkel való kapcsolat, akiknek magukban vannak túl sok elektron, általában lehetetlen.

"Lehetetlen" reakció anionnal

De pontosan ezt a "lehetetlen" köteléket már megfigyelte Markus Rohdenburg a Brémai Egyetemen és kollégái. Kísérleteik során a nemesgázok, a xenon és a kripton spontán és szobahőmérsékleten reagáltak egy negatív töltésű molekulával, tizenkét bór- és tizenegy klóratomot tartalmazó vegyülettel (B 12 Cl 11 ). De ebben az anionban túl sok elektron van - és ezért nem kötődik a nemesgázokhoz.

"A kémikusok csak egy maroknyi reaktív fajról tudnak, amelyek szobahőmérsékleten kémiai kötésben alakulnak ki a nemesgázokkal" - mondta Knut Asmis, a lipcsei egyetem társszerzője. "Az, hogy még a rendkívül elektronban gazdag molekulák is hozzá tartoznak, új, teljesen váratlan és paradigmaváltást idéz elő."

Helyi elektronhiány

De hogyan lehetséges ez a kémiai reakció? "Annak érdekében, hogy megoldjuk ezt a kémiai rejtvényt, amely teljesen ellentmond az intuíciónknak, széles körű elméleti vizsgálatokra volt szükség a legkorszerűbb számítógépes módszerrel" - mondja Rohdenburg. Ezenkívül a kutatók spektroszkópiával elemezték a bór klaszter töltéseloszlását és szerkezetét.

Kiderült, hogy bár a bór-klór molekula teljes elektronban gazdag, lokálisan megkülönböztethetően elektron-szegény kötőhelyet mutat. "Pontosan ott alakul ki a kémiai kötés a nemesgáz atomjával" - mondja Asmis. Fizikai szempontból, bár a bór-klaszter anion, a nemesgázkötésekkel ez történik, amelyek egyébként jellemzőek az erősen elektrofil kationokra. A vegyészek megkeresztelték ezt az új reakciókoncepciót, és főszereplője kissé terjedelmes "dipólt megkülönböztető elektrofil anionok".

"Igazi áttörés"

Így Rohdenburg és kollégái egy teljesen új típusú reakciót fedeztek fel a nemesgázokra - egy siker, ami felvette őket a folyóirat címlapjára. Az Angewandte Chemie szerkesztõi szerint ez egy igazi tudományos áttörés. Az új eredmények azt mutatják, hogy a részecske töltéséből nem lehet közvetlenül következtetni annak reaktivitására.

Ez nem csak az alapvető kémiai kutatások szempontjából érdekes. A kutatók látják az új vegyületek konkrét alkalmazását is a szintetikus kémiától az elválasztó kémiáig és az orvostudományig. (Angewandte Chemie, 2017; doi: 10.1002 / anie.201702237)

(Brémai Egyetem / Lipcsei Egyetem, 2017.06.28. - NPO)