Małżeństwo metalu z metanem

Naukowcy z Uniwersytetu w Arizonie przyłączyli atomy metalu do cząsteczek metanu i otrzymali szczegółową strukturę uzyskanego związku. Odkrycie to może być kluczowym krokiem do otrzymania węglowodorów w produkcji chemicznej, a także poszerzeniem naszej wiedzy o tym, jak natura używa metali w cząsteczkach organizmów żywych.

Małżeństwo metalu z metanem 1

Rys.1 Cząsteczka metanu

Po raz pierwszy chemikom udało się złączyć atom metalu z cząsteczką gazu, tworząc w ten sposób nowy związek. Może to być kluczem do otwarcia nowych procesów produkcyjnych dla przemysłu chemicznego, zwłaszcza do syntezy związków organicznych. W dalszej kolejności mogą mieć pozytywny wpływ na rozwój produkcji leków.

„Nasze odkrycie może tworzyć różnorodne kompilacje łatwiej, taniej i szybciej. Możemy zacząć od tego prostego związku, jakim jest metan. Będziemy mogli przekształcać go do złożonych i bardziej wartościowych produktów,” mówi współautor badania.

Metan, wytwarzany naturalnie przez rozkładającą się materię organiczną, jest znany wielu jako główny składnik gazu ziemnego. Jest także silnym gazem cieplarnianym, mocniejszym niż dwutlenek węgla. Ten, tak zwany metalo-metan, nie posiada skomplikowanej reakcji syntezy. Jednak jego uzyskanie jest trudne do osiągnięcia w laboratorium.

Jeśli chodzi o interakcję z innymi cząsteczkami, metan jest trochę ,,antyspołeczny”. Jest związkiem ,,obojętnym”, co w praktyce oznacza, że trzeba wykonać całe mnóstwo czynności, aby ,,zmusić” metan do wiązania się z innymi związkami. To co może uczynić ten gaz bardziej reaktywnym, to właśnie wprowadzenie cząsteczki, która sprawi że ​​metan stanie się bardziej podatny na inne reakcje.

Aby stworzyć cząsteczkę i analizować jej strukturę, grupa badawcza ogrzewała cynk w komorze próżniowej, aż do odparowania, po czym dodawano gazowego metanu. Wyładowanie elektryczne spowodowało powstawanie cząsteczki metalo-metanu. Dane pokazują, że cynk włącza się w wiązanie, które łączy atom węgla z jednym z czterech atomów wodoru w metanie.

Ponieważ żaden z tych procesów nie jest widoczny gołym okiem, naukowcy użyli źródła mikrofal do wysyłania promieniowania elektromagnetycznego o określonych długościach fal za pomocą plazmy. Dana cząsteczka pochłania część tej energii w zależności od struktury chemicznej, a  proces badający tę zależność nazywany jest spektroskopią absorpcyjna bezpośrednią.

W rzeczywistości metale są zaangażowane w prawie każdy rodzaj skomplikowanych reakcji chemicznych w żywych organizmach. Jednym z przykładów są hemoglobina i żelazo. Hemoglobina to duża cząsteczka białka. Zawiera ono atomy żelaza w precyzyjnie ustalonych położeniach, aby pochwycić i transportować tlen w naszej krwi.

Hemoglobin

Rys.2 Struktura hemoglobiny

Ponadto według badaczy, cynk jest jednym z najbardziej ważnych biologicznie metali, gdyż jest składnikiem wielu enzymów.

Grupa badaczy chce poszerzać swoją wiedzę na temat połączeń metali z metanem. Liczą, iż ich badania będą miały istotny wpływ na rozwój nowych technologii procesowych w przemyśle chemicznym. Dzięki temu będzie możliwe otrzymywanie zupełnie nowych kompilacji cząsteczek oraz tworzenie nieznanych do tej pory związków chemicznych.

  1. Catalytic combustion of methane, Joo H. LeeDavid L. Trimm School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry, University of New South Wales, P.O. Box 1, Kensington, NSW 2033, Australia
  2. http://phys.org/news/2010-12-milestone-methane-metal-marriage.html

Opracowała: Anna Skorupa

Korekta: Karol Madejczyk

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*