Новости химической науки > Радикал аммония подобен атому щелочного металла

Когда химики размышляют о строении нейтрального радикала аммония, мало кто предполагает, что поведение этой реакционноспособной частицы будет напоминать поведение атома щелочного металла.

Однако, в соответствии с результатами расчетов, проведенных исследователями из США и Великобритании, многие свойства радикала аммония, в особенности – его электроотрицательность – позволяют говорить, что радикал аммония ведет себя как псевдоатом, похожий на атом натрия.

Значение электроотрицательности нейтрального радикала аммония очень близко электроотрицательности атома натрия. (Рисунок из Chem. Eur. J., 2011, DOI: 10.1002/chem.201101949)

Понятие электроотрицательности является ключевым для многих концепций теоретической химии. Электроотрицательность отражает способность атомов и атомных группировок к оттягиванию электронной плотности, обуславливая, тем самым, возможность существования полярной ковалентной связи, использование концепции электроотрицательности позволяет объяснить особенности электрофильного замещения в ароматическом кольце. Обычно в первом приближении электроотрицательность рассматривают как неотъемлемое свойство атома, независящее от его химического окружения, однако, можно ли с такой же упрощенной позиции говорить об электроотрицательности псевдоатомов, таких как радикал аммония.

Мачьеж Гутовски (Maciej Gutowski) и Александр Вайтсайд (Alexander Whiteside) полагают, что они нашли ответ на этот вопрос. Исследователи рассчитали значение электроотрицательности аммония в двойных комплексах. Они провели расчеты свойств производных аммония с астатом и рядом боргидридов (изученные соединения можно рассматривать как модели солей щелочных металлов) и подтвердили ранее высказанное предположение о том, что электроотрицательность аммонийной группировки практически равна электроотрицательности щелочных металлов , при этом радикал аммония в наибольшей степени напоминает атом натрия, обладая близкими значениями потенциалов ионизации и сродства к электрону, хотя, конечно, «атомный радиус» радикала аммония значительно превышает значение атомного радиуса натрия. Исследователи отмечают, что поскольку электроотрицательность радикала аммония крайне мала, в большинстве случаев, теряя электрон, он переходит в ион аммония NH₄⁺.

Для более точного определения свойств частицы исследователи также рассмотрели ее угловую анизотропию, геометрическую релаксацию и реакционную способность, свойства, которые позволяют выяснить, как будут себя вести псевдоатомные частицы, при этом и эти свойства позволяют найти некоторые параллели между свойствами радикала аммония и щелочными металлами. Исследователи предполагают, что результаты их исследования могут быть перенесены на другие функциональные группы – алкильные, аминогруппу, гидроксигруппу, нитрогруппу и т.д. Радикал CN, обычно переходит в цианид-анион и представляет собой псевдогалоген, нейтральный радикал H₃O – еще один псевдощелочной металл, переходящий в H₃O⁺, поэтому к изучению этих групп может также быть применен подход, использованный для изучения радикала аммония.

Александр Болдырев (Alexander Boldyrev) из Университета Юты отмечает, что наиболее привлекательным для него в работе, изучающей радикал аммония, является чрезвычайно детальное изучение нейтральной частицы NH₄, также полагая, что аналогичный метод может быть использован для изучения свойств других атомных групп, представляющих собой псевдоатомы.

Источник: Chem. Eur. J., 2011, DOI: 10.1002/chem.201101949

метки статьи: #квантовая химия, #неорганическая химия, #реакционноспособные частицы