Üçlü bağ ile bağlı bor kimyada yeni bir kapı açıyor

Almanya'daki bir laboratuarın tezgâhında, vakumlanmış kapalı bir kapta duran zümrüt yeşili kristal, bazılarının çenesini düşürecek türden. Bu kristal, sentezlenmiş ilk üçlü bağ içeren bor bileşiği olup daha önce yalnızca karbon ve azot için sınırlı idi.

Holger Braunschweig (Würzburg Julius Maximilian Üniversitesi, Almanya), bileşiği yapan araştırmacıların başındaki isim olup “Karbon ve azot kolayca üçlü bağ oluşturuyor” şeklinde konuştu. Braunschweig, “Bor için de böyle bir şeyi beklemek mümkün idi, ancak daha önce yapılmamıştı. Kesinlikle, bu ders kitaplarına girecek bir veri” dedi.

Bor atomu periyodik tabloda özel bir nokta işgal ediyor. Her atomun dış orbitallerinde (değerlik orbitali) üç elektronu var ve bu bir üçlü bağ oluşturmak için gereken en düşük sayı. Ancak bor elementi her taraftan, çok farklı bağlanma stratejilerine sahip atomlarla çevrilmiş durumda.

Bir tarafta dış elektronlarının hepsini vererek iyonik bağ oluşturacak berilyum gibi metaller var, diğer tarafta da elektronlarını kovalent bağlarla paylaşmayı tercih edecek karbon ve azot gibi temel grup elementleri bulunuyor.

Karbon ve azot, özellikle dış elektronlarının üç tanesini aynı atomdan bir tane daha olunca paylaşabiliyor ve üçlü bağ oluşturabiliyor. Bunlar tek ve çifte bağlardan daha kuvvetli ve bu sebeple bilinen en kararlı moleküller oluşuyor.

İlgisiz atom

Bor atomu bu komşularına göre daha ilgisiz görünüyor. Oda sıcaklığında kararlı katı halde bile, asitle kaynatmaya ancak tepki verebiliyor. Kariyerini bor atomuna ilginç bağlar yaptırmakla harcamış Braunschweig, şöyle diyor: “Borun kimyasal özellikleri gerçekten diğer bütün elementlerden farklı”.

2002'de, Mingfei Zhou ve Çin, Shanghai'deki Fudan Üniversitesi'ndeki arkadaşları bor içeren bir üçlü bağ sistemi yapmayı başardı – ancak mutlak sıfırın 8 derece üstünde bir laser ile boru buharlaştırarak bunu becerebilmişlerdi. Oda sıcaklığında bu bileşiğin bozulması bir saniyeden az süre alır.

Kimyagerler kuantum mekanik hesaplamalar yaparak kararlı hale getirilecek borlu üçlü bağ sisteminin özelliklerinin ne olacağını kestirebiliyorlardı, ancak bunun başarılabileceği kimsenin aklına gelmemişti.

Almanya, Marburg'daki Philipp Üniversitesi'nden Gernot Frenking, “Birinin kararlı bir molekül elde edebileceğini düşünmüyordum, ama Braunschweig bir yol buldu” diyor.

Boşlukları doldurun

Bor atomlarını oda sıcaklığında üçlü bağ verecek şekilde zorlamak için Braunschweig ve arkadaşlarının dış orbitallerdeki elektronları taşıyacak bütün boşlukları doldurması gerekiyordu.

Bor elementinin her biri iki elektron taşıyabilecek dört dış boşluğu var – ancak bor atomunda bu boşluklardan bir itamamen boş durumda ve diğer üçü de yalnızca yarı dolu durumda (tek elektron taşıyor).

Önce, araştırma ekibi tamamen boş durumdaki orbitali doldurmak için her bor atomunu iki elektron veren ve karbon ile azot içeren N-heterosiklik karben isimli bir molekül ile dolduruyor. Bor atomları moleküle bağlanıyor ve kendisindeki üç elektronu kullanarak boşluklarını dolduruyor. Her bor atomun dış orbitallerinde böylece sekiz elektron bulunmuş oluyor (Şekle bakınız).

Braunschweig, hava veya neme maruz kalmadığı sürece (bunlarla reaksiyona girdiği biliniyor) oluşan yeşil renkli kristalin kararlı olarak kalacağını söylüyor.

Gizli bahçe

Yeni bileşiğin nasıl faydalı olacağını tahmin etmek için henüz çok erken. Ancak borun özel elektronik yapısı renkli LCD'ler ve LED'lerde kullanım alanı buldu.

Braunschweig, şimdi bu yeni bor bileşiğinin hidrojen ve karbon monoksit gibi küçük moleküllerle reaksiyona girip yeni bileşikler oluşturup oluşturmayacağını araştırıyor. Braunschweig, şöyle diyor: “Ön denemelerimizi yaptık ve bileşiğin zengin bir kimyasal davranışı olduğunu gördük. Bunlardan bazılarının daha önce bilinen örneği yok. Beklentilerim yüksek”.

Daha önce yasaklı olan bir kimyasal dünya şimdi bizi çağırıyor. Frenking, şöyle diyor: “Onlar yeni bir çiçek veya bitki bulmadı; onlar yeni bir bahçenin kapısını açtı”.

 

Kaynak: http://www.newscientist.com/article/dn21927-triplebonded-boron-opens-new-chemical-world.html

Science, DOI: 10.1126/science.1221138

Kategoriler
Etiketler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap