Descoperirea unui nou tip de legătură chimică ultra-puternică
Oamenii de știință au descoperit recent un nou tip de legătură chimică – și este mult mai puternic decât i se permite.
Noul tip de legătură arată că fractura dintre legături covalente puternice, care leagă moleculele între ele, și legături slabe de hidrogen, care se formează între molecule și pot fi sparte de ceva la fel de simplu ca amestecarea sării într-un pahar cu apă, nu este atât de clar. după cum sugerează manualele de chimie.
Gândește-te la acest liceu chimie clasă și vă veți aminti că există diferite tipuri de legături care se leagă atomi împreună în molecule și structuri cristaline.
Legăturile ionice leagă metalele și nemetalele împreună pentru a forma săruri. Legăturile covalente puternice leagă molecule precum dioxid de carbon si apa. Legături de hidrogen mult mai slabe se formează datorită unui anumit tip de atracție electrostatică între hidrogen și un atom sau o moleculă mai încărcată negativ, de exemplu, provocând atracția moleculelor de apă și formarea de picături sau de gheață cristalină. Legăturile ionice, covalente și hidrogen sunt toate relativ stabile; tind să dureze perioade lungi de timp și au observat cu ușurință efecte. Dar cercetătorii știu de mult că într-o reacție chimică, când se formează sau se rupe legături chimice, povestea este mai complicată și implică „stări intermediare” care pot exista pentru fracțiuni mici de secundă și sunt mai dificile. a observa.
În noul studiu, cercetătorii au reușit să mențină aceste stări intermediare suficient de mult timp pentru a face o examinare detaliată. Ceea ce au găsit a fost o legătură de hidrogen cu puterea unei legături covalente, care leagă atomii împreună în ceva asemănător unei molecule.
Legate de: Premiul Nobel pentru chimie: 1901-prezent
Pentru a face acest lucru, cercetătorii au dizolvat un compus de fluorură de hidrogen în apă și au observat cum hidrogenul și fluor atomii au interacționat. Atomii de fluor au fost atrași de atomii de hidrogen din cauza dezechilibrelor sarcinilor pozitive și negative de pe suprafețele lor, structura clasică a unei legături de hidrogen. Fiecare atom de hidrogen a avut tendința de a fi intercalat între doi atomi de fluor. Dar aceste sandvișuri au fost lipite cu mai multă forță decât legăturile tipice de hidrogen, care se rup ușor. Atomii de hidrogen au sărit între atomii de fluor, formând legături puternice precum legăturile covalente și asemănătoare unor molecule, pe care legăturile de hidrogen nu ar trebui să le poată forma. Dar mecanismul noii legături a fost electrostatic, ceea ce înseamnă că a implicat diferențele de sarcină pozitive și negative care definesc legăturile de hidrogen.
Noile legături au avut o putere de 45,8 kilocalorii pe mol (o unitate de energie a legăturilor chimice), mai mare decât unele legături covalente. Moleculele de azot, de exemplu, sunt formate din doi atomi de azot legați împreună cu o forță de aproximativ 40 kcal / mol, conform LibreTexte. O legătură de hidrogen are de obicei o energie de aproximativ 1 până la 3 kcal / mol, conform cărții Biochimie.
Ei și-au descris rezultatele într-un articol publicat joi (7 ianuarie) în jurnal Ştiinţă. Într-un acompaniament articol în Science, Mischa Bonn și Johannes Hunger, cercetători de la Institutul Max Planck pentru Cercetarea Polimerilor din Germania, care nu au fost implicați în studiu, au scris că această legătură neobișnuită estompează categoriile clare de chimie.
„Existența unei stări hibride legate covalent-hidrogen nu numai că provoacă înțelegerea actuală a ceea ce este exact o legătură chimică, dar oferă și posibilitatea de a înțelege mai bine reacțiile chimice”, au scris ei, „unde„ stările de reacție intermediare ”sunt adesea invocate, dar rareori direct studiate”.
Legături similare există probabil în apa pură, au scris ei, atunci când un atom de hidrogen devine blocat între două molecule de apă. Dar se crede că aceste legături există, dar nu durează atât de mult, au scris cercetătorii. Și nu au fost niciodată observate concludent.
Acest studiu, au scris ei, ar putea deschide ușa către o „înțelegere mai profundă a legăturilor puternice” și a stărilor de reacție intermediare.
Postat inițial pe Live Science.