Memutuskan Ikatan Terkuat Kimia

Kimiawan telah menemukan cara untuk memutuskan dua dari ikatan terkuat dalam kimia – dinitrogen (N₂) dan karbon monoksida (CO) – dan membuat senyawa organik berguna. Proses ini dilangsungkan melalui hafnium kompleks – dan merupakan langkah penting menuju pengembangan cara-cara untuk memproduksi bahan kimia yang penting dari bahan baku gas yang berlimpah.

Walaupun nitrogen berada sampai 78 persen dari atmosfer, namun nitrogen sulit digunakan dalam berbagai proses industri karena ikatan rangkap tiga sulit untuk diputuskan. Pengecualian adalah proses Haber ketika membuat amonia – namun proses ini membutuhkan tekanan dan temperatur tinggi, serta gas hidrogen biasanya berasal dari sumber-sumber bahan bakar fosil.

Alternatif kimia untuk memecahkan ikatan rangkap tiga N₂ sudah sangt dinanti-nantikan dan diyakini permintaan ini akan meningkat di masa depan. Paulus Chirik dan koleganya di Cornell University di New York, Amerika Serikat, telah menemukan cara baru untuk melakukan hal ini – dan yang paling mengejutkan adalah proses ini dilangsungkan pada suhu kamar.

“Kami menemukan sebuah metode untuk menggabungkan dua molekul diatomik sederhana dengan ikatan yang sangat kuat: N2 dan CO, untuk membuat fragmen organik baru seperti oxamide”, tutur Chirik berbicara tentang penemuannya.

Kunci untuk proses ini adalah suatu senyawa yang disebut hafnocene, yang merupakan kompleks ion logam hafnium dengan ligan cyclopentadiene dan klorin. Kompleks dapat diaktifkan untuk bereaksi dengan N₂ dengan beralih klorin untuk yodium – molekul N₂ menyebabkan masing-masing menjadi komplex antara dua hafnocenes. Ikatan ini secara efektif mengurangi ikatan rangkap tiga N-N menjadi satu ikatan.

Pada tahap ini, karbon monoksida yang ditambahkan, yang memutuskan ikatan N-N dan membentuk ikatan baru C-N. Dengan memvariasikan jumlah CO yang ditambahkan, berbagai senyawa organik dapat dibuat.

‘Proses pemutusan ikatan ini merupakan proses stoikiometrik, bukan proses katalitik – yang berarti bahwa satu senyawa hafnium diperlukan untuk setiap N₂ molekul yang dibelah, “kata Chirik. “Tapi ini tidak menghalangi kita untuk terus berinovasi. Kami telah menemukan reaksi baru dan transformasi yang unik yang kita harapkan untuk diterapkan ke katalitik reaksi dan proses industri yang penting. ”

Hasil tak terduga dari penelitian adalah reaktivitas CO – yang ikatan dengan N2 lebih kuat dari  ion logam, seperti yang diperkirakan sebelumnya. Alessandra Quadrelli di University of Lyon, Perancis, mengatakan: “Kami sedang berusaha untuk membuat ikatan N-C dari ikatan N2″‘.

“Pembentukan NC dari unsur yang inert, stabil dan berlimpah adalah mimpi dari para kimiawan – karena begitu banyak senyawa berharga dalam farmasi dan produk rumah tangga yang bisa dibuat dari ikatan ini, “tambahnya.

Michael Fryzuk, di University of British Columbia di Kanada, setuju bahwa ada potensi besar dalam penemuan proses ini. “Karya ini mewakili keseluruhan jenis baru reaktivitas untuk dinitrogen terkoordinasi,” katanya. ‘Setiap kali seseorang yang menemukan bahan kimia baru untuk dinitrogen transformasi, kita lebih dekat untuk memecahkan salah satu persoalan kimia yang sangat sulit: bahwa dari penemuan ini dapat memanfaatkan N2 sebagai bahan baku untuk memproduksi senyawa organonitrogen. “