Visstiprākais un vismaigākais

Šo rakstu 17.11.2004. vecajā lapā ievietoja Anna Gintere.

Kalifornijas universitātes pētnieki ir atklājuši pasaulē visstiprāko skābi. Ievērojams ir fakts, ka tā vienlaikus ir arī vismaigākā. Šī netoksiskā, koroziju neradošā viela iespējams nākotnē tiks izmantota benzīna kvalitātes uzlabošanai, polimēru un sintētisko medikamentu izgatavošanai.

Kā gan skābe var būt stipra un maiga vienlaicīgi? Atbilde slēpjas ķīmiķu izpratnē par skābes stiprumu. Skābes stiprums ir spēja piesaistīt ūdeņradi (H) pamata molekulām. Korozīvās spējas savukārt ir atkarīgas no skābes negatīvi lādētās daļas. Piemēram, fluorskābe (HF) spēj izšķīdināt glāzi, jo flora daļa (F) „uzbrūk” silīcija atomam, bet ūdeņraža - skābekļa.

 

Cits piemērs ir skābes izvēle, kuru izmantot lai iztīrītu kaļķakmens nogulsnes vara katlā. Gudra mājsaimniece izvēlēsies sālsskābi (HCl) nevis slāpekļskābi, jo hlors neietekmē varu kā to izdarītu slāpeklis, pārvēršot katlu par brūnu un indīgu putu masu.

Jaunās "spēcīgā, bet maigās " skābes ir nodēvētas par karborāna (boroglekļa) skābēm. To spēka noslēpums ir rodas divos apstākļos. Vissvarīgākais ir tas, ka karborāna bāze ir ļoti vāja, daudz vājāk par florsulfīta daļu florsulfītskābē (HFSO3), kas bija iepriekšējā stipruma rekordiste. Otrkārt, karborāniem piemīt spēcīga ķīmiskā stabilitāte.

Skābi veido 8 bora atomi un viens oglekļa atoms. Šis komplekts iespējams ir visstabilākais klasteris visā zināmajā ķīmijā. Tas nozīmē, ka skābes karborāna daļa nepiedalās korozijas procesos, kā arī nav ķīmiski aktīva kā fluorskābe un slapekļskābe.

Tā rezultātā pie karborāna bāzes tiek pievienoti ūdeņraža joni, neiznīcinot pozitīvi lādētās molekulas.

Patlaban izmēģinājumos ir izdevies pozitīvi uzlādēt benzēnu un alkēnus. Iepriekš nekad šādas pozitīvi lādētas molekulas netika iegūtas istabas temperatūrā, jo pielietotās skābes šīs molekulas sadalītu. Karborānskābes ļauj šos procesus paveikt un iegūt molekulas, kuru eksistence agrāk bija pārāk gaistoša.

Šādas ar skābi apstrādātas molekulas ir svarīgi, īsu brīdi eksistējoši starpnieki, kas piedalās dažādos skābju katalizētos procesos, tādos kā barības sagremošana, benzīna kvalitātes uzlabošana, polimēru ražošana un medikamentu sintēze.

Cik stipras ir karborānskābes? Stiprākā ir vismaz miljons reižu spēcīgāka par koncentrētu sērskābi (H2SO4) un simtiem reižu stiprāka par iepriekšējo rekordisti florsulfītskābi (HFSO3).

Koncentrēta sulfītskābe ir vairāk nekā miljards reižu stiprāka par kuņģa skābi. Agrāk izteikti skāba vide tika iegūta kombinējot floursulfītskābi ar antimonija pentafluorīdu (SbF5), bet šie maisījumi bija ļoti korozīvi un tiem bija vēl citi ierobežojumiem pielietošanā.

Tik spēcīgas skābes tiek dēvētas par superskābēm. Tās spēj reaģēt ar naftas produktu ogļūdeņražiem. Šo procesu sauc par ogļūdeņražu sašķelšanu. Tas ir svarīgs process, lai paaugstinātu oktāna līmeni benzīnā.

Jaunās skābes kļūs par šī procesa svarīgu sastāvdaļu. Džordžam Olaham 1994. gadā tika piešķirta Nobela prēmija ķīmijā par šīs jomas pētījumiem. Karborānskābes ir pavirzījušas pētījumus vēl soli tālāk.

Ir ļoti daudz molekulas, kuru reakcija ar tradicionālajām skābēm ir ļoti „netīrs” un tādejādi arī nelietojams process. Karborānskābes nodrošina tīru reakciju ar skābi bez nevajadzīgiem papildus procesiem.

Šāda, tīrāka skābju katalizēta reakcija ir ļoti svarīga medikamentu ražošanā. Līdz šim ir bijuši arī atomi, kas nepakļāvās zināmo skābju iedarbībai – tādi kā ksenons (Xe). Karborānskābju atklājēji vēlas pievienot Xe atomam ūdeņraža jonus, „jo nekas tāds agrāk nav paveikts”.

Rīds, kas vadīja izpētes grupu, paskaidroja, "Mūsu zinātnieki vēlas radīt molekulas, kas nekad agrāk nav izveidotas. Karborānskābes mums to ļauj paveikt. Šī ir patiesā atklājuma vērtība. Zinātne iet uz priekšu un studenti izjūt atklājuma skaistumu, kad paši kļūst par zinātniekiem."

[Ja pamanāt kļūdas skābju un citu vielu nosaukumos, nekautrējieties pavēstīt!]


Komentāri

Martins 2004-11-17 13:55:10

Sweet! Un es iedomājos, ka neorganiskā ķīmija jau ir sevi izsmēlusi. Izrādās, nekā tamlīdzīga.

pops 2004-12-09 16:37:17

intrisanti kur šito mantu var iegādāties?

labrāt kādu ar to aplaistītu