Tantal rozbija cząsteczkę azotu

Tantal rozbija cząsteczkę azotu

Chemikom z Francji udało się rozbić cząsteczkę azotu atmosferycznego, w którym występuje jedno z najsilniejszych znanych wiązań chemicznych za pomocą pojedynczych atomów tantalu związanych jedynie z wodorem, osadzonych na krzemionce.

Dotychczasowe katalizatory używane w reakcjach przekształcających azot w inne, potrzebne dla przemysłu związki chemiczne wymagają wielu centr aktywnych zawierających metale. W technologii otrzymywania amoniaku są to centra aktywne oparte na żelazie, w środowisku naturalnym enzymy zawierają nawet do 20 różnych metali. Jean-Marie Basset, Elsje Alessandra Quadrelli wraz ze współpracownikami z University of Lyon odkryli, że atomu tantalu odizolowane od siebie na powierzchni krzemionki również mogą przekształcać azot atmosferyczny w inne związki. Ponadto tantal działa wg innego mechanizmu w trakcie reakcji.

Okazuje się jednak, że tantal nie jest pierwszym metalem, który „samotnie” może podołać rozbiciu potrójnego wiązania azotu. W 2003 roku Richard Schrock opracował kompleks molibdenu, który również katalizuje tę reakcję. Przewaga tantalu polega na tym, że reakcja wymaga jedynie ogrzewania w atmosferze składającej się w równych częściach z azotu oraz wodoru. System Schrocka wymaga ostrożnego, uważnego zastosowania różnych donorów protonów i elektronów. Drugą istotną różnicą, że w przypadku metody opracowanej przez Francuzów nie powstaje amoniak, atomy tlenu są po prostu przyłączone silnym wiązaniem do atomu tantalu – daje to możliwość włączania azotu do struktur organicznych. Jednak aby to było możliwe konieczne jest dokładne poznanie mechanizmu reakcji z udziałem tantalu. Oczywiście w swoich dalszych pracach naukowcy z Lyonu uwzględnią możliwość otrzymywania amoniaku w obecności nowego katalizatora – rocznie wg metody Habera-Bosha na całym świecie produkuje się ok. 100 milionów ton tej substancji, stosowanej głownie w przemyśle nawozów sztucznych.

(pj)