Pesquisadores das Universidades de Bayreuth e Linköping produziram dois compostos surpreendentes de nitrogênio e o metal de terras raras ítrio sob pressão muito alta. Os novos polinitretos contêm estruturas cristalinas de nitrogênio em forma de anel e espiral que nunca foram observadas em experimentos ou previstas em cálculos teóricos. Eles se parecem com estruturas generalizadas de compostos de carbono. As sínteses de alta pressão descritas na revista Angewandte Chemie mostram que a diversidade de possíveis compostos de nitrogênio e suas estruturas é muito maior do que o comportamento dos átomos de nitrogênio em condições normais sugeriria.
O número de compostos de nitrogênio que ocorrem na natureza é muito pequeno em comparação com a diversidade estrutural dos compostos de carbono. Isso ocorre principalmente porque os átomos de nitrogênio formam ligações triplas extremamente estáveis ​​à pressão ambiente normal. Nas últimas duas décadas, no entanto, tornou-se evidente que a química do nitrogênio muda significativamente sob pressões muito altas. Equipes de pesquisa da Universidade de Bayreuth, lideradas pelo Prof. Dr. Natalia Dubrovinskaia e Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky, sintetizaram novos compostos de nitrogênio (nitretos) que exibem estruturas incomuns e, em alguns casos, têm propriedades tecnologicamente muito atraentes, como densidade de energia muito alta ou dureza extraordinária. O estudo agora publicado baseia-se nesta pesquisa.

Os dois novos nitretos de ítrio, YN₆ e Y₂N₁₁, foram criados em uma célula de carimbo de diamante aquecida a laser. A uma pressão de compressão de 100 gigapascals e a uma temperatura de cerca de 2.700 graus Celsius, ocorreram reações químicas entre átomos de ítrio e nitrogênio, levando aos novos compostos. As estruturas cristalinas de YN₆ e Y₂N₁₁ têm arranjos únicos de átomos de nitrogênio:

• Os cristais de YN₆ contêm estruturas de anel planares simetricamente construídas chamadas macrociclos. Em cada um desses ciclos, um átomo de ítrio é cercado por 18 átomos de nitrogênio dispostos em forma de estrela. Átomos de ítrio adicionais garantem que os macrociclos fiquem estáveis ​​uns sobre os outros.
Os cristais de Y₂N₁₁, por sua vez, contêm duas cadeias espirais de átomos de nitrogênio que juntos formam uma dupla hélice. Tal estrutura é muito rara no campo da química inorgânica. A dupla hélice polinitrogênica agora descoberta pode ser adequada como um modelo para a síntese de outra estrutura espiral inorgânica.

Crucial para a detecção dessas estruturas muito incomuns foram as técnicas mais recentes de difração de raios-X de cristal único síncrotron de alta pressão. Entre outras coisas, eles revelaram que os átomos de nitrogênio nas novas estruturas cristalinas estão conectados uns aos outros por ligações covalentes, enquanto não há ligações covalentes entre os átomos de nitrogênio e ítrio.

"Na química orgânica, os compostos de carbono em forma de anel e espiral são de importância central. Os poucos polinitretos conhecidos até hoje em que os átomos de nitrogênio formam tais estruturas são todos compostos inorgânicos. tem o potencial fundamental para formar essas unidades estruturais", diz Andrii Aslandukov, primeiro autor da nova publicação e Ph.D. Aluno da equipe de pesquisa do Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky no Geoinstituto da Baviera (BGI) e Prof. Dr. Natalia Dubrovinskaia no Laboratório de Cristalografia da Universidade de Bayreuth.

"Juntamente com nossos parceiros em Linköping, continuaremos a avançar na pesquisa desses compostos de nitrogênio em Bayreuth. Podemos não estar muito longe na pesquisa de alta pressão de sintetizar polinitretos que exibem uma diversidade estrutural inimaginável hoje. Este seria o começo de um novo ramo da química:química orgânica do nitrogênio em altas pressões", explica o Prof. Dubrovinskaia. + Explorar mais

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