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Moléculas orgânicas imitam metais, armazenam hidrogênio e dissociam amônia

Moléculas orgânicas imitam metais

O que têm em comum o armazenamento sólido de hidrogênio e o aproveitamento da altamente tóxica amônia na indústria? O primeiro é a mais promissora forma de fazer com que o hidrogênio torne-se verdadeiramente o combustível do futuro. O segundo é um problema que a indústria gostaria de ver resolvido, sem contar o interesse na redução dos seus custos.

Carbenos

Cientistas da Universidade Riverside, Estados Unidos, descobriram algo que pode ser uma solução para esses dois problemas aparentemente tão diferentes. A resposta está em um material chamado carbeno - moléculas que possuem átomos de carbono altamente reativo, algo bastante raro.

Um carbeno é uma molécula que possui um carbono com seis elétrons, ao invés dos oito normais. A deficiência de elétrons torna esses compostos altamente reativos e instáveis.

Os carbenos imitam as propriedades dos metais em vários aspectos, entre elas a capacidade de armazenar hidrogênio no interior de sua estrutura molecular e de atuar como catalisador para dissociação da amônia.

Armazenamento de hidrogênio

Uma das maiores limitações no uso do hidrogênio como combustível é a dificuldade em armazená-lo e transportá-lo. Tanques pressurizados não são uma alternativa, já que um tanque de hidrogênio suficiente para fazer um carro andar 300 quilômetros pesaria mais do que o próprio carro.

A alternativa mais promissora é o seu armazenamento de forma sólida, com as moléculas de hidrogênio ligadas quimicamente com o material. Isso já é possível de se fazer utilizando metais, mas os resultados ainda não são bons em termos de custos e de manter o meio-ambiente livre de contaminantes.

É aí que entram os carbenos, mais especificamente, os carbenos amino-alcil-cíclicos, agora sintetizados. Essas moléculas orgânicas podem ser utilizadas para o desenvolvimento de alternativas para armazenamento sólido do hidrogênio porque apresentam propriedades, neste aspecto, muito semelhante aos metais.

Dissociação da amônia

"O modo de ação dessas moléculas orgânicas, entretanto, é totalmente diferente daquele dos metais," salienta o coordenador da pesquisa, professor Guy Bertrand. "Além disso, essas moléculas são capazes de quebrar a amônia também - uma tarefa extremamente difícil para os metais.

Um composto capaz de quebrar a amônia poderá levar a formas simples e baratas para a criação de compostos amino utilizados na indústria em geral e para a fabricação de fármacos. A possibilidade de usar catalisadores não-metálicos para as reações de hidrogenação são de grande interesse para as indústrias química, petroquímica e farmacêutica.

Bibliografia:

Facile Splitting of Hydrogen and Ammonia by Nucleophilic Activation at a Single Carbon Center
Guido D. Frey, Vincent Lavallo, Bruno Donnadieu, Wolfgang W. Schoeller, Guy Bertrand
Science
Vol.: 316: 439-441
DOI: 10.1126/science.1141474




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