N2 is die enigste bekende neutrale en stabiele strukturele vorm (allotroop) van stikstof. Sintese van neutrale N3 en N4 is vroeër gerapporteer, maar kon nie geïsoleer word nie weens uiterste onstabiliteit. Navorsers het nou daarin geslaag om heksanitrogeen (N6) by kamertemperatuur te sintese , ' n nuwe neutrale allotroop van stikstof wat hulle in argonmatrikse teen 10K kon vasvang. Die sintese van N6 is spektroskopies bevestig en die nuwe allotroop is as stabiel gedemonstreer. Die ontbindingsreaksie was eksotermies met die vrystelling van 'n groot hoeveelheid energie, wat 'n moontlike toepassing as 'n energiebergingstegnologie dui, onderhewig aan die vereiste van vloeibare stikstoftemperature. Nietemin is die voorbereiding van 'n nuwe stabiele, neutrale allotroop van stikstof 'n beduidende ontwikkeling in chemie.
Allotrope is verskillende strukturele vorme van 'n element wat voortspruit uit verskillende maniere van binding van atome van dieselfde element. Hulle het verskillende eienskappe gebaseer op hul struktuur en is ladingsneutraal en bestaan in nie-radikale vorms. Diamant, grafiet en grafeen is byvoorbeeld neutrale, stabiele allotrope van koolstof. So ook O2- en O3- ( osoon)-allotrope van suurstof.
Wat van neutrale, stabiele strukturele vorme van stikstof? Die goeie ou N2 is die enigste bekende stabiele allotroop van stikstof. Twee ander neutrale allotrope, N3 en N4 , is vroeër in onderskeidelik 1956 en 2002 gerapporteer, maar kon nie geïsoleer word nie weens uiterste onstabiliteit.
Chemici het nou suksesvol C2h - simmetriese heksanitrogeen (C2h - N6 ) by kamertemperatuur gesintetiseer. [C2h - simmetrie is 'n algemene vorm van simmetrie wat in die chemiese wêreld waargeneem word. 'n AC2h - simmetriese molekule beskik oor 'n tweevoudige rotasie-as (C2) en 'n horisontale spieëlvlak (σh)].
Heksanitrogeen (N6 ) , die nuwe neutrale allotroop van stikstof, is by kamertemperatuur gesintetiseer deur die gasfasereaksie van chloor (Cl2) of broom (Br2) met silwerasied (AgN3) onder verminderde druk. Dit is gevolg deur kriogeniese vasvang in argonmatrikse teen 10 Kelvin. Die navorsers kon ook heksanitrogeen in suiwer vorm as 'n film teen 77 Kelvin (die kookpunt van vloeibare stikstof) voorberei.
Heksanitrogeen (N6 ) wat so in die laboratorium voorberei is, is spektroskopies gekarakteriseer en is as stabiel gedemonstreer.
Tydens ontbinding breek heksanitrogeen (N6 ) in drie N2 - molekules op. Die reaksie is eksotermies met 'n vrystelling van 185.2 kcal per mol energie, wat 2.2 en 1.9 keer hoër is as die energie wat vrygestel word tydens die ontbinding van TNT en HMX volgens gewig. As gevolg van so 'n groot energievrystelling tydens ontbinding, kan heksanitrogeen (N6 ) 'n belowende skoon energiebergingsmateriaal wees, maar dit sal vereis dat heksanitrogeen by vloeibare stikstoftemperature onder 77K gehou word, wat dalk nie goed sal werk vir 'n energiebergingstegnologie nie.
Ongeag enige toekomstige toepassing, is kamertemperatuurbereiding van hierdie nuwe neutrale molekulêre allotroop van stikstof, wat in 'n kriogeniese omgewing vasgevang kan word, 'n beduidende ontwikkeling in chemie.
***
Verwysings:
- Qian, W., Mardyukov, A. & Schreiner, PR Voorbereiding van 'n neutrale stikstofallotroop heksanitrogeen C2u-N6. Aard 642, 356–360 (2025). Gepubliseer: 11 Junie 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09032-9
***
, a new neutral allotrope of nitrogen which they could trap in argon matrices at 10K. The synthesis of N6 was confirmed spectroscopically and the new allotrope was demonstrated to be stable.){kind=link}