(Hóa học ngày nay-H2N2) Suốt thập kỷ vừa qua, các nhà hóa học công nghiệp phải dựa vào nhiệt độ hoặc áp suất cao để phá vỡ các liên kết mạnh trong phân tử nitrogen. Từ đó, họ có thể sử dụng nitrogen từ khí quyển để sản xuất phân bón, chất nổ, và những sản phẩm hiện đại khác.
Ngày nay, các nhà 
nghiên cứu đã tìm ra cách để cắt phân tử nitrogen dưới điều kiện êm dịu hơn trong môi trương lỏng, một giải pháp có thể là một bước mở đầu cho hàng loạt các công nghệ năng lượng có hiệu quả cho việc tạo thành các hợp chất có chứa nitrogen.
>> Phản ứng Haber-Bosch
Ba liên kết trong phân tử nitrogen là một trong những liên kết có sức hút hóa học mạnh nhất đối với các nguyên tử xung quanh. Trong thiên nhiên, chỉ có sức mạnh hàng ngàn volt của sấm sét, hoặc enzym của các vi khuẩn trong đất và nấm là có thể phân cắt phân tử nitrogen.
Vào cuối thế kỷ này, các nhà hóa học Đức Fritz Haber và Carl Bosch đã phát minh và phát triển một phương pháp mang tính kinh tế cho việc phân cắt các phân tử nitrogen, một phát minh tuyệt vời đã mang lại cho họ một giải Nobel hóa học. Ngày nay đã có nhiều nhà máy sử dụng quy trình Haber-Bosch để tạo hơn 100 tỉ tấn ammonia hàng năm cho nền công nghiệp hóa học và phân bón.
Phân bón có nguồn gốc từ ammonia có thể duy trì nền nông nghiệp nuôi sống khoảng 40% dân số trên thế giới. Một quy trình mới có thể dễ dàng phân tách các phân tử nitrogen trong không khí thành ammonia, ứng dụng trong y dược, thuốc nhuộm, và các sản phẩm khác
Tuy nhiên quy trình Haber-Bosch cũng có những điểm yếu, nhiệt độ tối ưu ở giữa 400 o C –500 o C và ở áp suất gấp 400 lần so với áp suất của khí quyển tại mặt nước biển. Do đó, các nhà hóa học đã tiếp tục nghiên cứu trong thời gian dài để tìm một phương pháp thay thế quy trình Haber-Bosch, Chirik và đồng nghiệp của anh ta đã đề nghị một phương pháp khác ít cực đoan hơn.
Nguyên tắc cơ bản của phản ứng hóa học mới này là sự biến đổi một cách tinh vi hợp chất ban đầu thành một hợp chất có chứa zirconium, gồm hai bản copy của nhóm hóa học có phân tử lượng lớn, được gọi là methylated cyclopentadienyl có khung cơ bản là một vòng chứa năm phân tử carbon. Với nhóm methyl, hay CH3, được gắn với mỗi phân tử carbon trên vòng này, phân tử này lớn đến nổi chúng có thể liên kết với chỉ một phần cuối của phân tử nitrogen.
Chirik và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng khi một nhóm methyl bị tách ra khỏi vòng thì phức hợp với kích thước thật sẽ tiến gần đến cả hai nguyên tử trong phân tử nitrogen và chuyển một electron đến phân tử khác. Phản ứng cho điện tử từng cặp này có thể diễn ra trong môi trường hữu cơ lỏng ở 1000C và ở áp suất khôngkhí, phá vỡ cả ba liên kết trong nitrogen. Sau đó, các phản ứng tiếp theo diễn ra trong môi trường lỏng tương tự để kết thúc việc phân cắt phân tử nitrogen và cộng phân tử hydrogen để tạo thành ammonia.
Nhiều công ty đã chấp nhận đầu tư vốn để đưa công nghệ mới này đem đi ứng dụng thực tế. Chirik cho rằng có thể phát triển thêm để tạo được nồng độ nitrogen cao, từ đó đi sâu vào y dược, thuốc nhuộm và các ngành hóa học công nghiệp khác.
Nguồn Hoahocngaynay.com/Science News
