Os químicos produzem pela primeira vez hexa-nitrogénio - a substância mais rica em energia alguma vez formada
"...um enorme avanço na química do azoto": é possível uma futura aplicação como armazenamento de energia amigo do ambiente
Uma equipa de químicos da Universidade Justus Liebig de Giessen (JLU) produziu com sucesso, pela primeira vez, hexa-nitrogénio (N₆). Esta forma de azoto puro, que até então só tinha sido prevista teoricamente, é a substância mais rica em energia alguma vez formada. A molécula é constituída por seis átomos de azoto numa cadeia e armazena enormes quantidades de energia, que pode ser recuperada através da decomposição sem resíduos em N2 (azoto "normal", que constitui 78% do nosso ar). Isto torna concebível uma futura aplicação como sistema de armazenamento de energia amigo do ambiente. A equipa da JLU publicou os seus resultados na revista "Nature".
Para produzir N6, a equipa de investigação liderada pelo químico Prof. Dr. Peter R. Schreiner reagiu cloro gasoso (Cl₂) ou bromo (Br₂) com azida de prata (AgN₃). Os produtos da reação resultantes foram aprisionados numa matriz de gelo de árgon a temperaturas muito baixas (-263 °C), a fim de os estabilizar e detetar o N₆. Também foi possível produzir N₆ na sua forma pura como uma película fina a -196 °C (a temperatura do azoto líquido). Os investigadores assumem que o hexa-nitrogénio permanece estável neste estado durante mais de 100 anos.
A equipa, que inclui Schreiner, o Dr. Artur Mardyukov e Weiyu Qian do Instituto de Química Orgânica da JLU, conseguiu detetar o hexa-nitrogénio utilizando vários métodos. Os químicos utilizaram uma combinação de espetroscopia de infravermelhos e UV/Vis para medir a absorção da luz. Incorporando átomos de azoto pesado (isótopos de 15N) e recorrendo a uma sofisticada modelização informática, conseguiram provar que se trata efetivamente da nova molécula N₆.
À temperatura ambiente, a substância tem um tempo de vida de cerca de 35 milissegundos. "É o suficiente para a capturar e estudar - um enorme passo em frente na química do azoto", sublinha o Prof. Schreiner. Quando o N₆ é decomposto em azoto atmosférico normal (N₂), é libertado mais do dobro da energia por grama do que com o TNT - e sem quaisquer subprodutos nocivos para o ambiente. "De facto, isto faria do hexa-nitrogénio o armazenador de energia mais eficiente", explica Schreiner, para quem a descoberta é um verdadeiro avanço: "É a primeira vez que se produz em laboratório uma molécula de azoto neutro isolável com mais de dois átomos. É a primeira vez que se produz em laboratório uma molécula de azoto neutro isolável com mais de dois átomos, o que abre a porta ao desenvolvimento orientado de novos materiais limpos de alta energia".
O químico sabe que há também desafios associados a esta descoberta: "O manuseamento de compostos de muito alta energia está sempre associado a riscos, se a sua decomposição ocorrer de forma descontrolada e toda a energia for libertada de uma só vez", explica. Para além da investigação de outros poli-nitrogénios, o trabalho futuro incidirá também na produção e manuseamento seguros do hexa-nitrogénio, na conversão controlada em azoto (N2) e na transferência dos resultados do laboratório para escalas maiores.
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