N2 je edina znana nevtralna in stabilna strukturna oblika (alotrop) dušika. Sinteza nevtralnega N3 in N4 so bili opisani že prej, vendar jih zaradi izjemne nestabilnosti ni bilo mogoče izolirati. Raziskovalcem je zdaj uspelo sintetizirati heksadušik (N6), nov nevtralni alotrop dušika, ki so ga lahko ujeli v argonove matrice pri 10 K. Sinteza N6 je bila spektroskopsko potrjena in dokazano je bilo, da je novi alotrop stabilen. Reakcija razgradnje je bila eksotermna s sproščanjem velike količine energije, kar kaže na možno uporabo kot tehnologija shranjevanja energije, odvisno od zahtev glede temperatur tekočega dušika. Kljub temu je priprava novega stabilnega, nevtralnega alotropa dušika pomemben napredek v kemiji.
Alotropi so različne strukturne oblike elementa, ki nastanejo zaradi različnih načinov vezave atomov istega elementa. Imajo različne lastnosti glede na svojo strukturo in so nabojno nevtralni, saj obstajajo v neradikalnih oblikah. Na primer diamant, grafit in Graphene so nevtralni, stabilni alotropi ogljika. Tudi O2 in O3 (ozonski) alotropi kisika.
Kaj pa nevtralne, stabilne strukturne oblike dušika? Dobri stari N2 je edini znani stabilni alotrop dušika. Dva druga nevtralna alotropa N3 in N4 so bili opisani že prej, leta 1956 oziroma 2002, vendar jih zaradi izjemne nestabilnosti ni bilo mogoče izolirati.
Kemiki so zdaj uspešno sintetizirali C2h-simetrični heksadušik (C2h-N6) pri sobni temperaturi. [C2h simetrija je pogosta oblika simetrije, ki jo opazimo v kemijskem svetu. AC2h-simetrična molekula ima dvojno rotacijsko os (C2) in vodoravno zrcalno ravnino (σh)].
Heksadušik (N6) je bil novi nevtralni alotrop dušika sintetiziran pri sobni temperaturi s plinskofazno reakcijo klora (Cl2) ali broma (Br2) s srebrovim azidom (AgN3) pod znižanim tlakom. Sledilo je kriogeno lovljenje v argonovih matricah pri 10 Kelvinih. Raziskovalcem je uspelo pripraviti tudi heksadušik v čisti obliki kot film pri 77 Kelvinih (vrelišče tekočega dušika).
Heksadušik (N6), tako pripravljen v laboratoriju, je bil spektroskopsko okarakteriziran in dokazano je bil stabilen.
Pri razgradnji heksadušik (N6) se razdeli na tri N2 molekul. Reakcija je eksotermna s sprostitvijo 185.2 kcal na mol energije, kar je 2.2 oziroma 1.9-krat več od energije, sproščene pri razgradnji TNT in HMX po teži. Zaradi tako velike sproščene energije pri razgradnji se heksadušik (N6) je lahko obetaven material za shranjevanje čiste energije, vendar bi to zahtevalo vzdrževanje temperature tekočega dušika pod 77 K, kar morda ne bi bilo dobro za tehnologijo shranjevanja energije.
Ne glede na morebitno prihodnjo uporabo je priprava tega novega nevtralnega molekularnega alotropa dušika pri sobni temperaturi, ki bi ga lahko ujeli v kriogenem okolju, pomemben napredek v kemiji.
***
Reference:
- Qian, W., Mardyukov, A. in Schreiner, PR Priprava nevtralnega dušikovega alotropa heksadušika C2h-N6. Narava 642, 356–360 (2025). Objavljeno: 11. junij 2025. 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}