N2 ir vienīgā zināmā neitrālā un stabilā slāpekļa strukturālā forma (alotrops). Neitrālā N sintēze3 Un N4 tika ziņots iepriekš, bet tos nevarēja izolēt ārkārtējas nestabilitātes dēļ. Pētniekiem tagad ir izdevies istabas temperatūrā sintezēt heksaslāpekli (N6), jauns neitrāls slāpekļa alotrops, ko viņi varētu uztvert argona matricās 10 K temperatūrā. N sintēze6 tika spektroskopiski apstiprināts, un tika pierādīts, ka jaunais alotrops ir stabils. Sadalīšanās reakcija bija eksotermiska, atbrīvojot lielu enerģijas daudzumu, kas liecina par iespējamu pielietojumu kā enerģijas uzkrāšanas tehnoloģiju, ja ir jāievēro šķidrā slāpekļa temperatūras prasības. Neskatoties uz to, jauna stabila, neitrāla slāpekļa alotropa sagatavošana ir nozīmīgs sasniegums ķīmijā.
Alotropi ir dažādas elementa strukturālās formas, kas rodas no viena elementa atomu atšķirīga saistīšanās veida. Tiem ir dažādas īpašības, kas balstītas uz to struktūru, un tie ir lādiņneitrāli un pastāv neradikāļu formās. Piemēram, dimants, grafīts un Graphene ir neitrāli, stabili oglekļa alotropi. Tāpat arī O2 un O3 (ozons) skābekļa alotropi.
Kā būtu ar neitrālām, stabilām slāpekļa strukturālajām formām? Vecais labais N2 ir vienīgais zināmais stabilais slāpekļa alotrops. Divi citi neitrāli alotropi N3 Un N4 tika ziņots iepriekš, attiecīgi 1956. un 2002. gadā, bet tos nevarēja izolēt ārkārtējas nestabilitātes dēļ.
Ķīmiķi tagad ir veiksmīgi sintezējuši C2h-simetrisks heksanslāpeklis (C2h-N6) istabas temperatūrā. [C2h Simetrija ir izplatīta simetrijas forma, kas novērota ķīmiskajā pasaulē. AC2h-simetriskai molekulai ir divkārša rotācijas ass (C2) un horizontāla spoguļa plakne (σh)].
Heksānslāpeklis (N6), jaunais neitrālais slāpekļa alotrops tika sintezēts istabas temperatūrā, izmantojot hlora (Cl2) vai broma (Br2) gāzes fāzes reakciju ar sudraba azīdu (AgN3) pazeminātā spiedienā. Pēc tam sekoja kriogēna uztveršana argona matricās 10 kelvinu temperatūrā. Pētnieki arī spēja sagatavot heksaslāpekli tīrā veidā kā plēvi 77 kelvinu temperatūrā (šķidrā slāpekļa viršanas temperatūra).
Heksānslāpeklis (N6) šādi laboratorijā pagatavots viela tika spektroskopiski raksturota un pierādīta kā stabila.
Sadaloties, heksanātrijs (N6) sadalās trīs N daļās2 molekulas. Reakcija ir eksotermiska, atbrīvojot 185.2 kcal uz vienu enerģijas molu, kas ir 2.2 un 1.9 reizes vairāk nekā enerģija, kas atbrīvojas, sadaloties TNT un HMX pēc svara. Tik lielas enerģijas izdalīšanās dēļ sadalīšanās laikā rodas heksaslāpeklis (N6) varētu būt daudzsološs tīras enerģijas uzkrāšanas materiāls, tomēr tas prasītu heksaslāpekļa uzglabāšanu šķidrā slāpekļa temperatūrā zem 77 K, kas varētu nebūt piemērots enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijai.
Neatkarīgi no jebkāda turpmāka pielietojuma, šī jaunā neitrālā slāpekļa molekulārā alotropa, ko varētu iesprostot kriogēnā vidē, sagatavošana istabas temperatūrā ir nozīmīgs sasniegums ķīmijā.
***
Norādes:
- Qian, W., Mardyukov, A. un Schreiner, PR. Neitrāla slāpekļa alotropa heksanslāpekļa sagatavošana. C2h-N6. daba 642, 356–360 (2025). Publicēts: 11. gada 2025. jūnijā. 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}