化學:研究人員發現了一類新的高電負性化學物質!
一個國際研究團隊發現了一類新的高電負性化學物質,稱為高滷素,它使用超滷素作為金屬原子周圍的構件。新化學物種可能在許多行業中得到應用。
來自維吉尼亞聯邦大學,位於路易斯安那州查爾斯湖的麥克尼斯州立大學和德國康斯坦茨大學的研究人員在10月6日的國際化學期刊Angewandte Chemie International Edition上報導了他們的發現。該期刊將該論文稱為「非常重要」,只有5%的論文獲得認可。
氯是被稱為滷素的元素之一,其中包括氟,溴和碘。這些化學品以其消毒和除臭能力而聞名,也用於某些藥物和工業過程。研究人員表示,高滷素可能適用於現在需要大量滷素來製造清潔或去汙產品的行業。
化學家和物理學家,如VCU的傑出物理學教授Puru Jena博士,了解滷素的反應性,這一特性使滷素元素想要通過一個電子與另一種元素或化合物結合。例如,氯喜歡與鈉配對製成食鹽。鈉想要放棄一個電子,氯想要把這個電子拿在耶拿稱之為「完美的婚姻」中。
「哈爾根斯只需要一個電子來達到他們的快樂狀態,」耶拿說。「它們作為負離子比作為中性原子更穩定。」
一旦原子吸收電子並變成穩定的負離子,它所獲得的能量就通過其電子親和力來測量。在化學周期表中,氯具有最高的電子親和力,在3.6電子伏特或eV下測量。
耶拿研究的一個領域是尋找製造具有大電子親和力的新類化合物的方法。
1962年,英國化學家尼爾巴特利特發現六氟化鉑與氙反應生成一種惰性氣體化合物。科學家們感到驚訝,因為氙氣是一種穩定或「高貴」的氣體,很少與其他元素發生反應。十幾年後,兩位蘇聯科學家Gennady Gutsev和Alexander Boldyrev表明,在六氟化鉑類似的滷素原子包圍的中心金屬原子的一大類分子具有大於氯的電子親和力。他們稱這些分子為「超滷素」。
「例如,你可以取鈉原子和氯原子製成氯化鈉分子,然後加入第二個氯原子。由於額外的氯,該化合物將需要另一個電子,「耶拿說。「突然之間,電子親和力,這是我們所追求的特徵,幾乎比氯原子大兩倍。它變成了超級滷素。」Jena說,超滷素具有與滷素相似,改善的性質。
耶拿和麥克尼斯州立大學助理教授Anil Kandalam博士一起推理說,他們可以通過在金屬周圍使用超滷素作為構建塊而不是滷素來推動簇或分子的電子親和力更高原子。理論模型通過康斯坦茨大學GerdF.Gantef?r博士領導的實驗研究進行測試。他們將具有異常大的電子親和力的這些物種稱為「高滷素」。「我們用金作為金屬,並用兩個二氧化硼超滷素包圍它,並得到了具有更高電子親和力的高滷素,」耶拿說。
該團隊的協同方法涉及理論和實驗,產生了具有5.7eV電子親和力的金硼酸鹽高滷素。該團隊目前正在測試由四種二氧化硼超滷素構成的高滷素,並且已達到7eV的電子親和力,目標是建立10eV的高滷素。耶拿說,這些新的高滷素可能會導致新化學物質的進一步發現。
該項目的理論調查由耶拿和VCU的研究生Mary Willis以及Kandalam進行。實驗工作由康斯坦茨大學的Gantef?r和研究生MatthiasGtz進行。