Demirin “kaçak” bir biçimi yakalandı

ABD ve Almanya'daki araştırmacılar, ılımlı koşullar altında yüksek verimle amonyak vermek üzere su ile tepkimeye giren bir iron nitrür bileşiğini sentez edip karakterize ettiler. Çalışma, endüstriyel ve biyolojik amonyak üretimi için demir esaslı katalizörlerin arkasındaki mekanizmaları açığa çıkarabilir, böylece daha ucuz ve zehirli olmayan katalizörler kullanılabilir.

Kimyagerler daha önce atmosferdeki azotun, gübreler ve ilaçların üretiminde kullanılan amonyağa katalitik olarak çevrilmesinde kilit rol oynayabilecek demir nitrür ara ürünlerini önermişti. Demir(IV) ve demir(VI) bileşiklerine ilişkin raporlar var idi, bunun yanında demir(V) nitrür için bazı spektroskopik sonuçlara da ulaşıldı. Ancak, yapısal ve spektroskopik kanıtları elde etmek, bu bileşiklerin “kaçak güreşmesi” nedeniyle bir sorun olarak ortaya çıkmıştı.

Şimdi, ABD, Las Cruces'teki New Mexico Eyalet Üniversitesi'nden Jeremy Smith ve Erlangen-Nuremberg, Almanya'daki Friedrich-Alexander-Üniversitesi'nde görev yapan Karsten Meyer ve grubu, kararlı katı bir bileşik şeklinde demir(V) nitrürün ilk doğrudan kanıtını elde etti. Bunun ötesinde, bu bileşik son derece reaktif ve -78 0C'de kataliz için nispeten düşük bir sıcaklıkta yüksek verimlerle amonyak üretiyor ve suyu proton kaynağı olarak kullanıyor.

Demir(V) nitrür bileşiği amonyak yapmak için son derece etkili bir katalizördür
© Science

Smith, şöyle diyor: “Bu, birilerinin demir(V) türünün var olduğuna ilişkin yapısal ve spektroskopik yöntemleri birleştirip gösterebildiği ilk örnek”. “Metalloenzimlerin mekanizmalarını inceleyen kişiler için bu özellikle önemlidir”. Smith, şöyle devam ediyor: “Bugünden önce, reaktif ara ürünler olarak demir(V) bileşiklerinin var olduğuna ilişkin önerilere inanmak daha güç idi”.

ABD, New York, Rochester Üniversitesi'nde demir ile N2 etkileşimlerini inceleyen Patrick Holland, konu hakkında şöyle diyor: “On yıl önce, biri bana bir kimyagerin saf halde demir(V) bileşiğini izole edeceğini söyleseydi ona bunun mümkün olmadığını söylerdim”. “Bu çalışmada bahsedilen demir nitrürün ticari amonyak üretiminde kullanılanlar ile yakın bir ilişkisi olmasa bile demir(V)'in daha önce tahmin edilemeyen kararlılığı belirgin bir ilerleme”.

X-ışını kristalografisi kullanarak, Smith'in grubu komplekse ait yapısal veriler elde ederken Meyer'in grubu spektroskopiyi kullanarak elektronik yapıyı tespit etti. Araştırmacılar, komplekste elektronların nerede olduğunu bildikten sonra, demirin yükseltgenme basamağını bulabildiler.

Nitrür ligandı (N3-) demir merkezine bağlandığı zaman genellikle tepkimeye karşı son derece isteksiz ve tepkimeye sokabilmek için kuvvetli asit gibi son derece koşullara ihtiyaç var. Smith, şöyle diyor: “Sonuçlarımız, doğru ortamda bir demir nitrürün sudan amonyak elde etmekte kullanılabileceğini gösteriyor ve bu kadar düşük reaktiflikte bu şaşırtıcı bir durum”.

ABD'deki Wisconsin, Madison Üniversitesi'nde demir nitrür kimyası üzerine çalışan John Berry bu çalışma hakkında oldukça hevesli olduğunu söylüyor. Berry, şöyle diyor: “Demir(V) nitrür, demir nitrür kimyasında 'kayıp bir bağlantı' gibiydi”. “Bu sonucun doğrudan daha ılımlı koşullarda amonyak elde etmek için yeni yollar vereceğinden kuşkuluyum, ancak gelecekteki teknolojilerle burada verilen reaktivite prensipleri kullanılabilir”.

Smith, bu konuya katılıyor ve sonuçları gereğinden çok büyütmemek konusunda israrlı: “Ele geçen yararın hemen pratik fayda göstermesini beklemiyorum, ama biyolojik sistemin reaktifliğinin bir kısmını kopyalayabildik”.

Aktaran: James Urquhart 

Kaynaklar

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2011/February/24021103.asp

J J Scepaniak et al, Science, 2011, 331, 1049, DOI: 10.1126/science.1198315

Kategoriler
Etiketler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap