N2 중성이며 안정적인 구조적 형태(동소체)의 질소만 알려져 있습니다. 중성 질소의 합성3 및 N4 이전에 보고되었지만 극심한 불안정성으로 인해 분리할 수 없었습니다. 연구진은 이제 헥사니트로겐(N6), 10K에서 아르곤 매트릭스에 포집할 수 있는 새로운 중성 질소 동소체. N의 합성6 분광학적으로 확인되었고, 새로운 동소체는 안정한 것으로 입증되었습니다. 분해 반응은 발열 반응이었으며, 다량의 에너지가 방출되어 액체 질소 온도가 요구되는 에너지 저장 기술로의 응용 가능성을 시사합니다. 그럼에도 불구하고, 새로운 안정적이고 중성인 질소 동소체의 제조는 화학 분야에서 중요한 발전입니다.
동소체는 같은 원소의 원자 결합 방식이 달라서 발생하는 원소의 구조적 형태가 서로 다릅니다. 동소체는 구조에 따라 다른 특성을 가지며, 전하 중성이며 비라디칼 형태로 존재합니다. 예를 들어 다이아몬드, 흑연, 그래 핀 탄소의 중성, 안정 동소체입니다. O도 마찬가지입니다.2 와 O3 (오존) 산소의 동소체.
중성적이고 안정적인 구조적 형태의 질소는 어떨까요? 옛날부터 존재했던 N2 질소의 유일하게 알려진 안정한 동소체입니다. 다른 두 개의 중성 동소체 N3 및 N4 각각 1956년과 2002년에 보고되었지만 극심한 불안정성으로 인해 분리할 수 없었습니다.
화학자들은 이제 C를 성공적으로 합성했습니다.2h-대칭 헥사질소(C2h-N6) 실온에서. [C2h 대칭은 화학 세계에서 관찰되는 일반적인 대칭 형태입니다. AC2h-대칭 분자는 2중 회전축(CXNUMX)과 수평 거울면(σh)을 가지고 있습니다.
헥사니트로겐(N6), 새로운 중성 질소 동소체는 감압 하에서 염소(Cl₂) 또는 브롬(Br₂)과 아지드화은(AgN₃)의 기체상 반응을 통해 실온에서 합성되었습니다. 이후 2 켈빈의 아르곤 매트릭스에 극저온으로 포집했습니다. 연구진은 또한 2 켈빈(액체 질소의 비등점)에서 순수한 육질소를 필름 형태로 제조할 수 있었습니다.
헥사니트로겐(N6) 실험실에서 이렇게 제조된 물질은 분광학적으로 특성화되었으며 안정한 것으로 입증되었습니다.
분해 시, 헥사질소(N6) 세 개의 N으로 나뉜다2 분자. 이 반응은 발열 반응으로, 185.2몰당 2.2kcal의 에너지를 방출하는데, 이는 TNT와 HMX의 분해 시 방출되는 에너지의 무게 기준 1.9배와 XNUMX배보다 높습니다. 분해 시 방출되는 에너지가 매우 크기 때문에, 육질소(N6)은 유망한 청정 에너지 저장 소재가 될 수 있지만, 이를 위해서는 헥사질소를 액체 질소 온도인 77K 이하로 유지해야 하는데, 이는 에너지 저장 기술로는 적합하지 않을 수 있습니다.
미래의 어떤 응용 분야와도 관계없이, 극저온 환경에서 포집될 수 있는 이 새로운 중성 질소 분자 동소체를 실온에서 제조하는 것은 화학 분야에서 중요한 발전입니다.
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참조 :
- Qian, W., Mardyukov, A. & Schreiner, PR 중성 질소 동소체 헥사질소의 제조 C2h-N6. 자연 642, 356–360 (2025). 출판일: 11년 2025월 XNUMX일. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09032-9
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, 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}