Abundante en la naturaleza 78% del aire que respiramos, el nitrógeno rara vez se usa en la producción industrial de productos químicos, y el proceso más importante es la síntesis de amoníaco, que a su vez se usa para la preparación de fertilizantes agrícolas.
El uso de nitrógeno como materia prima "materia prima" para uso industrial se logra mediante una reacción conocida como "fijación de nitrógeno". En esta reacción, nitrógeno molecular o "dinitrógeno"; N 2 se divide en dos átomos de nitrógeno que luego se pueden conectar a otros elementos como el hidrógeno o el carbono, lo que permite que el nitrógeno se almacene como amoníaco o se convierta directamente en compuestos de mayor valor.
Pero el amoníaco no es fácil de producir a nivel industrial; el proceso principal, llamado "Haber-Bosch", utiliza un catalizador a base de hierro a temperaturas de alrededor de 450 ° C y presiones de 300 bar, casi 300 veces la presión al nivel del marPara que el proceso sea más rentable, los químicos se han centrado en el desarrollo de nuevos sistemas que pueden transformar el nitrógeno en compuestos útiles utilizando condiciones suaves de baja energía.
En 2017, el laboratorio de Marinella Mazzanti en EPFL pudo convertir nitrógeno molecular en amoníaco en condiciones ambientales al sintetizar un compuesto que contiene dos iones de uranio III y tres centros de potasio unidos por un grupo nitruro.
Ahora, el grupo, en colaboración con otros grupos EPFL, ha demostrado que al reemplazar el puente de nitruro en el sistema de uranio con un puente oxo todavía pueden unir dinitrógeno. Además, el dinitrógeno unido puede ser fácilmente escindido en condiciones ambientales pormonóxido de carbono para producir cianamida, un compuesto que se usa ampliamente en agricultura, productos farmacéuticos y diversos compuestos orgánicos.
La reactividad del complejo de dinitrógeno con puente oxo fue notablemente diferente en comparación con el complejo de nitruro anterior y los pocos otros complejos de nitrógeno conocidos en el campo. Los estudios computacionales permitieron a los científicos relacionar estas diferencias de reactividad con el enlace en el uranio.puente oxo / -nitruro.
"Estos hallazgos proporcionan información importante sobre la relación entre la estructura y la reactividad que debería extenderse a los materiales de nitruro y óxido", dice Marinella Mazzanti. "Además, la implementación de estos compuestos en sistemas catalíticos podría en última instancia conducir a un menor costo de acceso a los fertilizantes"
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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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