Chemia do poprawki! Ten związek uznawano za niemożliwy do wytworzenia

Kulisy przeprowadzonych eksperymentów, za którymi stali przedstawiciele Okinawa Institute of Science and Technology, zostały opisane w Nature Communications. Sukces, o jakim mówimy, jest tym bardziej imponujący ze względu na fakt, że mówimy o podważeniu reguły uznawanej na przestrzeni ostatnich stu lat. 

Czytaj też: Szwajcarzy zrewolucjonizowali wykorzystanie platyny. Ich odkrycie obniży koszty produkcji chemikaliów

W jej myśl chemicy zakładali, iż większość kompleksów metali przejściowych wykazuje najwyższą stabilność, gdy są otoczone 18 elektronami walencyjnymi. Założenia tej reguły znajdowały odzwierciedlenie w katalizie i materiałoznawstwie, dlatego utworzona niedawno pochodna ferrocenu stanowiła przełomowy dowód wskazujący na możliwość syntezy stabilnej 20-elektronowej struktury.

Co ciekawe, sam ferrocen, znany chemikom od 1951 roku, wpisywał się w założenia wspomnianej zasady. Był przy tym cenny pod względem naukowym ze względu na wysoką stabilność i charakterystyczną strukturę. Odegrał ważną rolę w badaniach nad istotą wiązań metaloorganicznych, dlatego nie powinno dziwić, że przez kolejne dekady badacze organizowali liczne eksperymenty poświęcone temu związkowi chemicznemu. 

Związek chemiczny w postaci ferrocenu stanowił jeden z dowodów na słuszność reguły odnoszącej się do 18 elektronów walencyjnych

Wykorzystując niestandardowy układ ligandów, członkowie japońskiego zespołu badawczego ustabilizowali pochodną ferrocenu z 20 elektronami walencyjnymi w składzie. To, co przez długi czas uznawano za niemal nieprawdopodobne, teraz okazało się jak najbardziej wykonalne. Jakby tego było mało, dwa dodatkowe elektrony walencyjne doprowadziły do pojawienia się niekonwencjonalnych właściwości redoks, które mogą okazać się przydatne w kontekście praktycznych zastosowań. 

Czytaj też: XFEL przesuwa granice nauki. Attosekundowe impulsy mogą zmienić chemię i fizykę na zawsze

Te poszerzone zdolności ferrocenu do pozyskiwania i oddawania elektronów mają być przydatne między innymi w katalizie i materiałach funkcjonalnych. To z kolei oznacza możliwość użycia ich na potrzeby magazynowania energii czy wytwarzania istotnych składników chemicznych. Istotny jest również sam fakt, iż chemicy wyszli poza teoretyczne granice, które wydawały się nie do naruszenia przez długie lata. Do tej pory pochodne ferrocenu stosowano chociażby w produkcji ogniw słonecznych, leków czy katalizatorów. Widzimy więc, jak szerokie mogą być zastosowania kolejnych odmian tego związku.