Una molecola a 20 elettroni riscrive le regole della chimica organometallica
La regola dei 18 elettroni ha più di un secolo, ma gli scienziati sono riusciti a infrangerla, anche per promuovere una chimica dei metalli più ecologica.
La regola dei 18 elettroni afferma che i composti dei metalli in transizione sono più stabili quando hanno 18 elettroni nel loro strato esterno. Gli elettroni derivano sia dal metallo che dalle molecole che lo circondano.
La regola dei 18 elettroni, vecchia più di un secolo, è utilizzata per prevedere la struttura e la stabilità di molecole complesse nei catalizzatori e nei materiali avanzati. I ricercatori dell’Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) hanno rivoluzionato questo principio, sintetizzando 20 elettroni del ferrocene, un metallo organico a base di ferro. In questa maniera hanno creato un nuovo composto organometallico e aperto nuove possibilità alla scienza chimica dei materiali pesanti.
“Molti complessi di metalli in transizione sono più stabili quando circondati da 18 elettroni di valenza formale. Questa è una regola chimica empirica su cui si basano molte scoperte chiave nella catalisi e nella scienza dei materiali. Abbiamo dimostrato, per la prima volta, che è possibile sintetizzare un derivato stabile di ferrocene a 20 elettroni“. Sono le pale del Dr. Satoshi Takebayashi, autore di un articolo pubblicato su Nature Communications. Lo studio è stato condotto da un team di scienziati provenienti da Germania, Russia e Giappone.
Il ferrocene e la nuova formula dei 20 elettroni: partendo dalla chimica si ragiona sulle applicazioni in tanti settori produttivi e per la sostenibilità
Tutto parte dal ferrocene scoperto nel 1951 all’Università di Duquesne, grazie a Pauson e Kearly. Vinceranno il Premio Nobel per la Chimica nel 1973. Il ferrocene rivoluzionò la chimica organometallica ma con la formula dei 20 elettroni si fanno nuovi passi avanti.
“I due elettroni di valenza aggiuntivi hanno indotto una proprietà redox non convenzionale“, spiegano gli studiosi. Redox o ossido – riduzione significa trasferimento di elettroni durante delle reazioni chimiche come l’ossidazione. Gli scienziati vogliono capire come infrangere le regole della stabilità chimica, quindi anche della neo-scoperta dei 20 elettroni, per progettare molecole con proprietà su misura. Queste scoperte verranno applicate in più settori, anche energetici oltre che chimici.
I metalli pesanti, oggi come oggi, sono sottoposti a diverse reazioni dovute anche a temperature estreme (sia minime che elevate) e umidità. I ricercatori hanno la possibilità di realizzare metalli più solidi o flessibili, promuovere anche una chimica sostenibile, sviluppando materiali e catalizzatori ecologici o di nuova generazione.
