شکستن قوی‌ترین پیوندهای شیمیایی

دانشمندان دانشگاهCornell برای شکستن 2 پیوند شیمیایی قوی تحت دما و فشار محدود، به روش جدیدی دست یافته‌اند که براثر آن فرآیندهایی با صرف انرژی پایین به منظور تولید ترکیبات‌ آلی حاوی نیتروژن تولید می‌شود. محققان روش جدید ساخت پیوندهای نیتروژن کربن (N-C) با استفاده از نیتروژن ملکولی ‌(2 N) و منواکسید کربن ابداع کرده‌اند که این واکنش در حالت عادی نیازمند مقدار زیادی انرژی است. پیوندهای نیتروژن کربن معمولا با استفاده از آمونیاک به عنوان نیتروژن به وجود می‌آیند که این واکنش هم نیاز به صرف انرژی زیادی دارد.

کد خبر: ۳۱۵۲۹۷

پیوند بین نیتروژن و کربن در بسیاری از ترکیبات دارویی معروف، کودها، حشره‌کش‌ها، نایلون و هر نوع پروتئین یافت می‌شود.

برای این منظور در فرآیندهای صنعتی از محلول آمونیاک استفاده می‌شود، چرا که شکستن پیوندهای سه‌گانه نیتروژن مولکولی بسیار سخت است. آمونیاک طی فرآیند هابر بوش که در دما و فشار بالا اتفاق می‌افتد، تولید می‌شود و هیدروژن مورد استفاده آن از منابع سوخت فسیلی است. نیتروژن مولکولی شامل 2 اتم نیتروژن متصل بر هم با پیوند سه‌گانه است که یکی از پایدارترین مولکول‌‌های موجود است و چون هیچ‌گونه پایانه‌ مثبت یا منفی ندارد پیوند بین اتم‌های آن بسیار قوی و شکستن آنها کار مشکلی است.

منواکسیدکربن هم بسیار پایدار و دارای پیوند قوی است، بنابراین نمی‌توان به صورت مستقیم با نیتروژن واکنش نشان دهد.

در طبیعت نیتروژن مولکولی به صورت آنزیم‌های بیولوژیکی تثبیت شده و شیمیدان‌ها با تقلید از این فرآیند آمونیاک تولید می‌کنند تا به وسیله آن بتوانند نیتروژن مورد نیاز ترکیبات آلی را تهیه کنند.با روش جدید واکنش انجام شده آمونیاک را بای پس کرده و مستقیما ترکیبات آلی نیتروژن‌دار تولید می‌کند.

این واکنش دو مرحله‌ای است؛ در مرحله‌ اول از کمپلکس فلزی هافنوسین برای واکنش با نیتروژن استفاده می‌شود که 2 پیوند از 3 پیوند را می‌شکند تا ترکیب شیمیایی واسطه حاوی 2 N و هافنوسین به وجود آورد.

در مرحله دوم منواکسید کربن اضافه شده و با این ترکیب واسطه واکنش می‌دهد تا سومین پیوند نیتروژن ‌ نیتروژن را شکسته و پیوندهای نیتروژن کربن و کربن کربن را به وجود آورد. نتیجه این فرآیند مولکول آلی اگزامید (C2H4N2O2) است که یک کود مهم محسوب می‌شود. چنانچه مقدار منواکسید کربن متفاوت باشد، ترکیب‌های مختلف دیگری را می‌توان به وجود آورد.

محققان Cornell زیاد از این کار راضی نیستند، چرا که میزان اگزامین به دست آمده از این فرآیند به اندازه‌ای نیست که قابل استفاده باشد. چنانچه این فرآیند در کاربردهای صنعتی قابل ارتقا باشد می‌تواند تقاضای زیادی ایجاد کند، چرا که نیتروژن حدود 78 درصد جو را تشکیل داده و به وفور یافت می‌شود و این فرآیند در دمای معمول و فشار مناسب قابل انجام است.