Khả năng liên kết mới làm cho boron giống carbon hơn | H-care.vn

BORON đã che giấu những khả năng bí mật, nhưng vỏ bọc của anh ta cuối cùng cũng bị lộ.

Trong một bình kín trong phòng thí nghiệm của Đức có một tinh thể màu lục ngọc lục bảo là hợp chất ổn định đầu tiên có liên kết hóa học ba giữa hai nguyên tử boron. Những liên kết như vậy trước đây được dành riêng cho một nhóm nguyên tử ưu tú, bao gồm carbon, nằm cạnh boron trong bảng tuần hoàn.

Trong một lần đầu tiên khác, các nguyên tử boron đã được liên kết với nhau thành chuỗi. Xu hướng làm như vậy của carbon là cơ sở của hóa học hữu cơ, thứ tạo ra DNA, protein, rượu và chất dẻo. Cuộc sống tổng hợp, hoặc người ngoài hành tinh, dựa trên boron vẫn không hợp lý; Có điều, boron vẫn không thể liên kết với các hợp chất liên quan đến sự sống khác. Nhưng những kỳ công này mở đường cho các polyme dựa trên boron và các cấu trúc khác chưa từng có trước đây. Holger Braunschweig của Đại học Würzburg ở Đức cho biết: “Chắc chắn điều này sẽ được đưa vào sách giáo khoa.

Cho đến bây giờ hầu như không được biết đến, boron giữ một vị trí đặc biệt trong bảng tuần hoàn. Một mặt, có những kim loại như berili, nhường các electron ngoài cùng của chúng để tạo thành liên kết ion. Mặt khác, carbon và nitơ phi kim loại thích chia sẻ các electron trong liên kết cộng hóa trị.

Một liên kết cộng hóa trị duy nhất là hai electron được chia sẻ giữa hai nguyên tử. Carbon, với bốn electron lớp ngoài cùng và nitơ với năm, tạo thành liên kết cộng hóa trị ba bao gồm sáu electron dùng chung hoặc ba cặp. Boron có ba electron bên ngoài, vì vậy về nguyên tắc, nó cũng có thể làm được điều đó, nhưng nó đã bị loại bỏ. Năm 2002, Mingfei Zhou và các đồng nghiệp tại Đại học Phúc Đán ở Thượng Hải, Trung Quốc đã thành công trong việc tạo ra liên kết ba boron, nhưng chỉ ở 8 độ trên độ không tuyệt đối.

Boron có thể chứa tới tám electron bên ngoài: một cặp trong mỗi bốn khe. Trong boron nguyên tử, một trong những khe này hoàn toàn trống rỗng và ba khe còn lại đầy một nửa, mỗi khe có một electron. Để tạo ra boron liên kết ba có thể tồn tại ở nhiệt độ phòng, Braunschweig và các đồng nghiệp của ông đã lấp đầy cả bốn khe. Họ lấp đầy khoảng trống bằng cách gắn mỗi nguyên tử boron vào một phân tử tặng hai electron. Sau đó, mỗi nguyên tử boron hoàn thành việc lấp đầy các khe của nó bằng cách ghép cặp với một nguyên tử boron khác và gộp ba electron ban đầu của nó (xem sơ đồ). Trong hợp chất thu được, mỗi nguyên tử bo có đầy đủ tám electron bên ngoài, làm cho nó ổn định (Khoa họcDOI: 10.1126/khoa học.1221138).

Braunschweig và nhóm của ông đã bắt đầu điều tra khả năng phản ứng của hợp chất mới. Ông nói: “Hóa ra nó cho thấy tính chất hóa học phong phú.

Tuy nhiên, liên kết ba không phải là cách duy nhất mà các nhà nghiên cứu có được boron để bắt chước người hàng xóm siêu sao của nó, carbon. Họ cũng thuyết phục các nguyên tử bo tạo thành một chuỗi. Những nỗ lực trước đây để làm điều này với boron đã thất bại và dẫn đến các cụm rối loạn. Braunschweig nói: “Rất khó để hình thành các chuỗi nguyên tử boron. Bí quyết là gắn các nguyên tử boron vào một giàn giáo bằng sắt, cho phép tối đa bốn nguyên tử tạo thành một chuỗi (hóa học tự nhiênDOI: 10.1038/nchem.1379).

Tiếp theo, Braunschweig và nhóm của ông hy vọng giải phóng chuỗi boron này khỏi giàn giáo của nó và tăng chiều dài của chuỗi để tạo thành boron tương đương với polyetylen, một loại nhựa phổ biến. Braunschweig cho biết: “Vật liệu này, nếu có thể được tạo ra, sẽ có hành vi vật lý hoàn toàn khác so với chuỗi carbon thông thường.

Một thế giới của các cuộc gọi hóa học bị cấm trước đây. Gernot Frenking của Đại học Marburg ở Đức, người không tham gia vào công việc, cho biết: “Họ không chỉ tìm thấy một bông hoa mới hay một loại cây mới. “Họ đã mở cánh cửa đến một khu vườn hoàn toàn mới.”

“Boron chuỗi ba và tạo liên kết có nghĩa là một thế giới của những chất hóa học từng bị cấm đang vẫy gọi”