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Microfotografias de amostras de azida de potássio aquecidas a laser a pressões de 500.000 atmosferas (esquerda) e 300.000 atmosferas (direita). As áreas brancas a azuis claras na parte externa são K1N3. No centro, o material se transformou em K2N6 na foto da esquerda e em um composto misterioso e pouco compreendido com a fórmula K3(N2)4 na direita. Crédito: Yu Wang et al./Nature Chemistry
O professor Artem R. Oganov da Skoltech, responsável pelos cálculos do estudo relatado nesta história, comenta: “Há muito tempo existe uma ideia de que o nitrogênio puro poderia ser o explosivo químico definitivo se sintetizado em uma forma que não contenha N2 moléculas. E, de facto, pesquisas anteriores mostraram que a pressões superiores a 1 milhão de atmosferas, o azoto forma estruturas onde quaisquer dois átomos adjacentes partilham apenas um par de eletrões, e não três.”
Embora esses cristais exóticos de nitrogênio certamente possam explodir, revertendo para o familiar N de ligação tripla2 gás, sua síntese requer pressões muito altas para qualquer aplicação prática. Isto leva os investigadores a experimentar outros compostos ricos em azoto, como o obtido pela primeira vez no estudo publicado hoje, liderado por Alexander F. Goncharov, da Carnegie.
“O composto que sintetizamos chama-se azida de potássio e tem a fórmula K2N6. É um cristal criado a uma pressão de 450.000 atmosferas. Uma vez formada, pode persistir a cerca de metade dessa pressão”, afirma Alexander Goncharov, cientista da Carnegie Institution de Washington, onde a experiência foi realizada. “Nesse cristal, os átomos de nitrogênio se reúnem em hexágonos, onde a ligação entre cada dois nitrogênios adjacentes é intermediária entre uma ligação simples e uma ligação dupla. A estrutura do nosso composto consiste nestes hexágonos alternados com átomos de potássio individuais que estabilizam os ‘anéis’ de nitrogênio, que são a parte realmente interessante.”
Os cientistas admitem que o novo material fica aquém das aplicações práticas, porque a pressão de síntese necessária ainda é demasiado elevada – 100.000 atmosferas seria mais realista – mas certamente constitui um passo na direção certa e oferece interessantes conhecimentos químicos fundamentais.
“Este novo material de alta densidade energética é outro exemplo da química peculiar das altas pressões”, diz Oganov, acrescentando que o seu estudo recentemente publicado estudar (leia mais), que renovou a noção fundamental de eletronegatividade tornando-a aplicável sob pressão, é uma estrutura útil para entender os materiais incomuns ricos em nitrogênio, juntamente com outros compostos exóticos que abrangem toda a tabela periódica de elementos.
Referência: “Estabilização de anéis de hexazina em polinitreto de potássio em alta pressão” por Yu Wang, Maxim Bykov, Ilya Chepkasov, Artem Samtsevich, Elena Bykova, Xiao Zhang, Shu-qing Jiang, Eran Greenberg, Stella Chariton, Vitali B. Prakapenka, Artem R. Oganov e Alexander F. Goncharov, 21 de abril de 2022, Química da Natureza.
DOI: 10.1038/s41557-022-00925-0