N2 er den eneste kjente nøytrale og stabile strukturformen (allotrop) av nitrogen. Syntese av nøytral N3 og N4 ble rapportert tidligere, men kunne ikke isoleres på grunn av ekstrem ustabilitet. Forskere har nå lykkes med syntese av heksanitrogen (N) ved romtemperatur6), en ny nøytral allotrop av nitrogen som de kunne fange i argonmatriser ved 10 K. Syntesen av N6 ble bekreftet spektroskopisk, og den nye allotropen ble vist å være stabil. Nedbrytningsreaksjonen var eksoterm med frigjøring av en stor mengde energi, noe som tyder på mulig anvendelse som energilagringsteknologi underlagt krav om temperaturer på flytende nitrogen. Til tross for dette er fremstillingen av en ny stabil, nøytral allotrop av nitrogen en betydelig utvikling innen kjemi.
Allotroper er forskjellige strukturelle former av et element som følge av forskjellige bindingsmåter for atomer i samme element. De har forskjellige egenskaper basert på strukturen deres og er ladningsnøytrale og finnes i ikke-radikale former. For eksempel diamant, grafitt og graphene er nøytrale, stabile allotroper av karbon. Det samme gjelder O2 og O3 (ozon) allotroper av oksygen.
Hva med nøytrale, stabile strukturelle former for nitrogen? Den gode gamle N2 er den eneste kjente stabile allotropen av nitrogen. To andre nøytrale allotroper N3 og N4 ble rapportert tidligere i henholdsvis 1956 og 2002, men kunne ikke isoleres på grunn av ekstrem ustabilitet.
Kjemikere har nå klart å syntetisere C2h-symmetrisk heksanitrogen (C2h-N6) ved romtemperatur. [C2h Symmetri er en vanlig form for symmetri som observeres i den kjemiske verden.2hEt -symmetrisk molekyl har en todelt rotasjonsakse (C2) og et horisontalt speilplan (σh)].
Heksanitrogen (N6), ble den nye nøytrale allotropen av nitrogen syntetisert ved romtemperatur gjennom gassfasereaksjon av klor (Cl2) eller brom (Br2) med sølvazid (AgN3) under redusert trykk. Dette ble etterfulgt av kryogen fanging i argonmatriser ved 10 Kelvin. Forskerne var også i stand til å fremstille heksanitrogen i ren form som en film ved 77 Kelvin (kokepunktet for flytende nitrogen).
Heksanitrogen (N6) som ble fremstilt på denne måten i laboratoriet ble karakterisert spektroskopisk og vist å være stabil.
Ved nedbrytning, heksanitrogen (N6) deler seg i tre N2 molekyler. Reaksjonen er eksoterm med en frigjøring på 185.2 kcal per mol energi, som er 2.2 og 1.9 ganger høyere enn energien som frigjøres ved nedbrytning av TNT og HMX etter vekt. På grunn av en så stor energifrigjøring ved nedbrytning, er heksanitrogen (N6) kan være et lovende rent energilagringsmateriale, men det ville kreve at heksanatrogen holdes ved flytende nitrogentemperaturer under 77 K, noe som kanskje ikke fungerer bra for en energilagringsteknologi.
Uavhengig av fremtidig bruk, er romtemperaturfremstilling av denne nye nøytrale molekylære allotropen av nitrogen, som kan bli fanget i kryogeniske omgivelser, en betydelig utvikling innen kjemi.
***
Referanser:
- Qian, W., Mardyukov, A. og Schreiner, PR Fremstilling av en nøytral nitrogenallotrop heksanitrogen C2t-N6. Natur 642, 356–360 (2025). Publisert: 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}