Все дело в химии электроны. Поведение атомов и молекул (их кислотность, реакционная способность, молекулярная конфигурация и т. Д.) Во многом зависит от распределения их электронов. В целом химики могут делать довольно точные прогнозы, используя исчерпывающий набор правил, содержащих «химическое обоснование», основанное на электронных свойствах. Однако время от времени реальность бросает вызов этому «химическому здравому смыслу».
Яркий пример был опубликован в журнале Nature Communications исследователем HIMS доктором Тиддо Дж. Моибруком в сотрудничестве с учеными с Балеарских островов (Испания).
Они утверждают, что при определенных обстоятельствах нитрат-анионы (NO3-) могут проявлять нелогичную кислотность Льюиса: нитрат-анионы могут действовать как акцепторы электронов, хотя их обычно считают донорами электронов.Новая интерпретация данныхИсследователи показывают, что нитрат-анионы могут благоприятно взаимодействовать с объектами, богатыми электронами, в твердом состоянии.
Однако их рассуждения кажутся справедливыми и для NO3- в растворе. Поскольку нитрат-анионы очень распространены в химии и биологии, исследователи ожидают, что их результаты могут служить (ретроспективным) руководством для интерпретации данных, в которых участвуют нитрат-анионы.
Примерами являются образование орто-нитрата (NO42-); случаи, когда NO3-анионы могут быть структурным детерминантом (например, в белках 3EZH); или явления переноса и распознавания с участием этого вездесущего аниона.Кислотный центр Льюиса, возникающий на атоме азотаС помощью вычислительных расчетов исследователи показали, что когда заряд нитрата достаточно ослаблен за счет резонанса на большей площади, на атоме азота появляется кислотный центр Льюиса. Расчеты также предсказывают, что в таких обстоятельствах партнеры, богатые электронами (например, анионы или неподеленные пары электронов), благоприятно взаимодействуют с кислотным участком Льюиса.
Экспериментальное подтверждение этой идеи было найдено в обзорах твердотельных структур, содержащихся в Кембриджской базе структурных данных (CSD) и Брукхейвенском банке данных по белкам (PDB). Эти исследования выявили геометрические предпочтения некоторых кислород- и серосодержащих соединений вокруг нитрат-аниона, которые согласуются с взаимодействием между кислотным участком Льюиса на N и богатым электронами O / S. Расчеты выбранных примеров показывают донорно-акцепторные орбитальные взаимодействия, которые подтверждают нелогичную льюисовскую кислотность нитрата.Уникальный набор свойств
Рассматривая, какие еще анионы могут проявлять такое поведение (используя другие атомы, кроме водорода), исследователи утверждают, что нитрат на самом деле обладает довольно уникальным набором свойств, которые отличает его от других распространенных анионов в этом отношении: NO3- довольно поляризован и более того. поляризуемый, не такой плотно заряженный, а нитрат плоский, что делает кислотный центр Льюиса стерически доступным.