N2 är den enda kända neutrala och stabila strukturformen (allotrop) av kväve. Syntes av neutralt N3 Och N4 rapporterades tidigare men kunde inte isoleras på grund av extrem instabilitet. Forskare har nu lyckats med rumstemperatursyntes av hexanitrogen (N6), en ny neutral allotrop av kväve som de kunde fånga i argonmatriser vid 10K. Syntesen av N6 bekräftades spektroskopiskt och den nya allotropen visade sig vara stabil. Sönderdelningsreaktionen var exoterm med frigörande av en stor mängd energi, vilket tyder på möjlig tillämpning som energilagringsteknik förutsatt att temperaturen på flytande kväve är begränsad. Trots detta är framställningen av en ny stabil, neutral allotrop av kväve en betydande utveckling inom kemin.
Allotroper är olika strukturella former av ett element som är ett resultat av olika sätt att binda atomer i samma element. De har olika egenskaper baserat på sin struktur och är laddningsneutrala och finns i icke-radikalformer. Till exempel diamant, grafit och grafen är neutrala, stabila allotroper av kol. Detsamma gäller O2 och O3 (ozon) allotroper av syre.
Hur är det med neutrala, stabila strukturella former av kväve? Det gamla goda kvävet2 är den enda kända stabila allotropen av kväve. Två andra neutrala allotroper N3 Och N4 rapporterades tidigare 1956 respektive 2002 men kunde inte isoleras på grund av extrem instabilitet.
Kemister har nu framgångsrikt syntetiserat C2h-symmetrisk hexanitrogen (C2h-N6) vid rumstemperatur. [C2h Symmetri är en vanlig form av symmetri som observeras i den kemiska världen.2hEn -symmetrisk molekyl har en tvåfaldig rotationsaxel (C2) och ett horisontellt spegelplan (σh)].
Hexanitrogen (N6), syntetiserades den nya neutrala allotropen av kväve vid rumstemperatur genom gasfasreaktion av klor (Cl2) eller brom (Br2) med silverazid (AgN3) under reducerat tryck. Detta följdes av kryogen infångning i argonmatriser vid 10 Kelvin. Forskarna kunde också framställa hexanitrogen i ren form som en film vid 77 Kelvin (kokpunkten för flytande kväve).
Hexanitrogen (N6) som sålunda framställts i laboratoriet karakteriserades spektroskopiskt och visade sig vara stabil.
Vid sönderdelning bildas hexanitrogen (N6) bryts upp i tre N2 molekyler. Reaktionen är exoterm med en frisättning av 185.2 kcal per mol energi, vilket är 2.2 och 1.9 gånger högre än den energi som frigörs vid sönderdelning av TNT och HMX i vikt. På grund av en så stor energifrisättning vid sönderdelning, hexanitrogen (N6) kan vara ett lovande rent energilagringsmaterial, men det skulle kräva att hexanitrogen hålls vid flytande kvävetemperaturer under 77 K, vilket kanske inte fungerar bra för en energilagringsteknik.
Oavsett framtida tillämpningar är framställning vid rumstemperatur av denna nya neutrala molekylära allotrop av kväve, som skulle kunna fångas in i en kryogen miljö, en betydande utveckling inom kemin.
***
Referenser:
- Qian, W., Mardyukov, A. & Schreiner, PR Framställning av en neutral kväveallotrop hexanitrogen C2h-N6. Natur 642, 356–360 (2025). Publicerad: 11 juni 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}