Sciencemag.cz
Doporučujeme
Z azidu sodného (NaN3) v kapalném dusíku lze plazmovým výbojem vytvořit velmi kuriózní molekulu: „polymerní“ dusík N6. Taková molekula by měla obsahovat velké množství energie, která by se z ní uvolňovala při rozkladu na normální dusík N2. Podle autorů výzkumu by se proto N6 mohl využívat pro skladování energie a sloužit i jako „čistý“ zdroj energie pro automobily.
Dusík N6 už dříve zkoušeli syntetizovat za vysokých teplot a tlaků a pomocí různých katalyzátorů, ale ani tímto způsobem se nepodařilo dodat pro reakci „normálního“ dusíku dostatek energie (poznámka PH: však viz jak obtížná je syntéza amoniaku z prvků, a to jde o reakci v celkové bilanci exotermickou). Tu dokáže dodat pouze to, co autoři výzkumu označují jako koncentrovaný výbuch iontů účinkem plazmy v kapalině („elektrická jiskra/blesk v kapalině“). Rozložit molekulu NaN3 šlo také snadněji než N2 a vzniklé atomy dusíku byly tak excitované, že dokázaly vytvořit nejenom běžnou molekulu, ale i příslušný „polymer“. Reakci šlo přitom kontrolovat a včas ji zastavit (příslušný plazmový výboj trval jen v řádu nanosekund), aby se vzniklý dusík N6 zase ihned nerozpadl. K zajištění stability sloužilo chlazení „normálním“ kapalným dusíkem, reagující azid byl přímo ponořen v tekutině.
Molekuly obsahující velké množství dusíku se až dosud dařilo připravit pouze jako „aniont“ typu NaN6, kde „sůl“ musel stabilizovat další atom. Rovněž nyní připravený útvar N6 může mít kromě neutrální molekuly i povahu iontu (poznámka PH: tisková zpráva ani abstrakt vlastního článku na Journal of Physics D: Applied Physics neuvádějí, jak nabitého).
Danil Dobrynin et al, Nanosecond-pulsed spark discharge plasma in liquid nitrogen: synthesis of polynitrogen from NaN3, Journal of Physics D: Applied Physics (2019). DOI: 10.1088/1361-6463/ab349a
Zdroj: Drexel University/Phys.org
Poznámky PH:
Molekula N6 by měla strukturou připomínat benzen se střídajícími se jednoduchými a dvojnými vazbami.
Vzhledem k náročnosti výroby molekuly N6 mi přijde představa, že by toto mohlo být prakticky využitelné v energetice/automobilovém průmyslu, krajně nepravděpodobná (ekonomicky i jinak, nejdříve je třeba vyrobit azid, navíc problém se stabilitou N6 – autoři výzkumu uvádějí za normálního tlaku stabilitu do -50 °C apod.). Jiná věc je, že příprava takové molekuly je zajímavá sama o sobě a mohlo by se jednat o zajímavé činidlo pro další chemické reakce – třeba výbušninu. Nebo energetický zdroj pro extrémní podmínky, různé kosmické pohony apod.
Na C&J Nyheim Plasma Institute (součást Drexel University, kde právě probíhal příslušný výzkum) rovněž uvádějí, že podobný princip – aktivace pomocí plazmového výboje v kapalině – by se mohl využívat i pro provádění dalších chemických reakcí, které se jinak nedaří uskutečnit.
