Elektroni podstiču neutralizaciju

Elektroni - nosioci negativnog naelektrisanja - kontrolišu reakciju između kiseline i baze. Novi rezultati mogu pomoći da istraživači jednog dana precizno kontrolišu hemiju u širokom spektru oblasti - od biologije do energetike.

Tim sastavljen od eksperimentatora i teoretičara za istraživanja je koristio dve od najprostijih kiselina i baza - hlorovodonik i amonijak - da istraži kako reaguju gradeći amonijum hlorid u odsustvu pomoći sredine u kojoj se reakcija odvija. Rezultati su pokazali da dodavanje ili oduzimanje jednog elektrona (koji nije u sastavu molekula HCl i NH₃) može uticati na smer reakcije.

"San svakog hemičara je da kontroliše hemijske reakcije. Mi želimo da se reakcija dogodi tačno kada mi to želimo i da se odvija utvrđenim hemijskim putevima."

"Možda ćemo ovaj rezultat iskoristiti da vodonik oslobađamo iz čvrstog stanja, kao u vodonično-skladišnim materijalima. Ako je tako, to bi moglo dovesti do ekonomičnih, praktičnih i sigurnih automobila na vodonično gorivo. Osnovni rezultate može nam pomoći da osvetlimo biološke reakcije, kao što one posle oštećenja DNA radijacijom. Mislim da je ova reakcija jednostavan prototip. Postoje mnogo komplikovanije reakcije koje se odvijaju na sličan način. To nam takođe pokazuje da su uticaji sredine veoma važni za reaktivnost."

Reakcija nam je veoma poznata u svakodnevnom životu. Mnogi ljudi znaju da nije preporučljivo mešati tečnost za čišćenje prozora sa tečnošću za čišćenje WC šolja. Jedinjenja u obe lako će reagovati ponekad izbacujući opasna isparenja i ostavljajući amonijum hlorid. Ali ono što mnogi ljudi ne znaju je da ako uzmete samo po jedam molekul amonijaka i hlorovodonika, oni neće reagovati.

U vodi je reakcija između amonijaka i hlorovodonika dobar primer kiselinsko-bazne reakcije. Zbog svoje strukture, amonijak je dobar primalac vodonika (protona) i lako "krade" vodonik iz hlorovodonika. Atom hlora na taj način postaje negativan, a molekulska grupa oko azota (amonijum) je primila pozitivno naelektrisanje preko atoma vodonika iz HCl i na taj način privlači hlor. Stvara se jonska veza, a amonijum hlorid piše se kao NH₄⁺Cl^-.

Ali tako je u "publici" - ne i bez okružujućih molekula. Dosadašnja istraživanja su pokazala da kada sa izoluju po jedan molekul amonijaka i hlorovodonika, nema reakcije. Iako je sve što je potrebno za reakciju tu (i vodonični joni i elektroni), ništa se ne dešava. Sumnjalo se da elektroni iz supstanci u kojima se odvija reakcija u prirodi potpomažu odvijanje reakcije. Ako je tako, prirodni amonijum hlorid bi se mogao prikazati kao [NH₄⁺Cl^-]^-.

"Dodatni elektroni su svuda. Kada protrljaš kosu balonom, površina kose i balona se naelektrišu."

Da provere tu ideju eksperimentatori su morali da prouče povratnu reakciju. Prvo su kreirali molekul amonijum hlorida odužen jednim elektronom - [NH₄⁺Cl^-]^-. Koristeći svetlosni snop, merili su koliko lako svetlost različitih talasnih dužina izbija dodatni elektron. Gubljenje elektrona ostavlja NH₄⁺Cl^- koji su u trenutku raspada na amonijak i hlorovodonik. Uz računarske programime izrađene radi boljeg razumevanja prirode hemijske veze, tim je preuzeo podatke o talasnim dužinama i iskoristio ih da proceni koliko su blizu jon hlora i amonijum jon kad je prisutan dodatni elektron.

"To je kao prekidač. U prisusvu elektrona, reakcija se odvija u jednom smeru, a bez njih u drugom."

Hemičari su rešili još jednu zagonetku. Dugo se pitalo o samoj interakciji između delova molekula amonijum hlorida. Veza po prirodi nije potpuno jonska, nije ni vodonična koja je slabija i od jonske i od kovalentne ali ima karakteristike obe. Upoređivanjem dobijenih informacija u prisustvu i odsustvu dodatnog elektrona, teoretičari su odredili tipove vezivanja. Iz ovog su zaključili da se u molekulu formira veza sličnija vodoničnoj.

Razumevanje reakcije daje nadu da hemija ima lepu budućnost. "Ako možeš kontrolisdati reakcije, možeš delovati sigurno, prijateljski sa okruženjem..."

Izvor:

• ScienceDaily