El nitrógeno está abundantemente disponible en la naturaleza y forma la base de muchos productos valiosos, tanto naturales como artificiales. Esto requiere una reacción conocida como "fijación de nitrógeno", por la cual el nitrógeno molecular se divide en dos átomos de nitrógeno que luego pueden conectarse a otroselementos como el carbono o el hidrógeno. Pero realizar la fijación de nitrógeno para producir amoníaco a escala industrial requiere condiciones difíciles con temperaturas y presiones muy altas. Los científicos de EPFL han desarrollado un compuesto a base de uranio que permite que la fijación de nitrógeno tenga lugar en condiciones ambientales., publicado en Naturaleza , forma una base para el desarrollo de catalizadores más eficientes, al tiempo que resalta nuevos conceptos que pueden expandirse a metales más allá del uranio.
A pesar de ser ampliamente utilizado, el amoníaco no es tan fácil de hacer. El método principal para producir amoníaco a nivel industrial hoy en día es el proceso Haber-Bosch, que utiliza un catalizador a base de hierro y temperaturas alrededor de 450oC y una presión de 300 bar -- casi 300 veces la presión al nivel del mar
La razón es que el nitrógeno molecular, como se encuentra en el aire, no reacciona muy fácilmente con otros elementos. Esto hace que la fijación de nitrógeno sea un desafío considerable. Mientras tanto, numerosos microorganismos se han adaptado para realizar la fijación de nitrógeno en condiciones normales y dentro deconfines frágiles de una célula. Lo hacen mediante el uso de enzimas cuya bioquímica ha inspirado a los químicos para aplicaciones en la industria.
El laboratorio de Marinella Mazzanti en EPFL sintetizó un complejo que contiene dos iones de uranio III y tres centros de potasio, unidos por un grupo nitruro y un marco flexible de metaloligando. Este sistema puede unir nitrógeno y dividirlo en dos en ambiente, suavecondiciones agregando hidrógeno y / o protones o monóxido de carbono al complejo de nitrógeno resultante. Como resultado, el nitrógeno molecular se escinde y se une naturalmente con hidrógeno y carbono.
El estudio demuestra que un complejo de uranio molecular puede transformar el nitrógeno molecular en compuestos de valor agregado sin la necesidad de las duras condiciones del proceso de Haber-Bosch. También abre la puerta para la síntesis de compuestos de nitrógeno más allá del amoníaco, y forma elbase para desarrollar procesos catalíticos para la producción de moléculas orgánicas que contienen nitrógeno a partir de nitrógeno molecular.
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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