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Découverte d’un nouveau type de liaison chimique ultra-forte

Les scientifiques ont récemment découvert un tout nouveau type de liaison chimique – et il est bien plus fort qu’il n’a le droit de l’être.

Le nouveau type de liaison montre que la fracture entre les liaisons covalentes puissantes, qui lient les molécules entre elles, et les liaisons hydrogène faibles, qui se forment entre les molécules et peuvent être rompues par quelque chose d’aussi simple que de mélanger du sel dans un verre d’eau, n’est pas aussi claire. comme le suggèrent les manuels de chimie.

Pensez à ce lycée chimie classe, et vous vous souviendrez qu’il existe différents types de liens qui lient les atomes ensemble en molécules et structures cristallines.

Les liaisons ioniques lient les métaux et les non-métaux pour former des sels. De fortes liaisons covalentes lient des molécules comme gaz carbonique et de l’eau. Des liaisons hydrogène beaucoup plus faibles se forment en raison d’un type d’attraction électrostatique entre l’hydrogène et un atome ou une molécule plus chargé négativement, par exemple en provoquant l’attrait des molécules d’eau et la formation de gouttelettes ou de glace cristalline. Les liaisons ioniques, covalentes et hydrogène sont toutes relativement stables; ils ont tendance à durer de longues périodes et ont des effets facilement observables. Mais les chercheurs savent depuis longtemps que lors d’une réaction chimique, lorsque des liaisons chimiques se forment ou se rompent, l’histoire est plus compliquée et implique des «états intermédiaires» qui peuvent exister pendant de minuscules fractions de seconde et sont plus difficiles à observer.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont réussi à maintenir ces états intermédiaires assez longtemps pour faire un examen détaillé. Ce qu’ils ont trouvé était une liaison hydrogène avec la force d’une liaison covalente, liant les atomes ensemble en quelque chose ressemblant à une molécule.

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Pour ce faire, les chercheurs ont dissous un composé de fluorure d’hydrogène dans l’eau et ont observé comment l’hydrogène et fluor les atomes ont interagi. Les atomes de fluor ont été attirés vers les atomes d’hydrogène en raison de déséquilibres de charges positives et négatives sur leurs surfaces, la structure classique d’une liaison hydrogène. Chaque atome d’hydrogène avait tendance à être pris en sandwich entre deux atomes de fluor. Mais ces sandwichs étaient liés avec plus de force que les liaisons hydrogène typiques, qui se cassent facilement. Les atomes d’hydrogène rebondissaient entre les atomes de fluor, formant des liaisons aussi fortes que des liaisons covalentes et ressemblant à des molécules, que les liaisons hydrogène ne devraient pas pouvoir former. Mais le mécanisme de la nouvelle liaison était électrostatique, ce qui signifie qu’il impliquait le genre de différences de charge positive et négative qui définissent les liaisons hydrogène.

Les nouvelles liaisons avaient une force de 45,8 kilocalories par mole (une unité d’énergie de liaison chimique), supérieure à certaines liaisons covalentes. Les molécules d’azote, par exemple, sont constituées de deux atomes d’azote liés ensemble avec une force d’environ 40 kcal / mol, selon LibreTexts. Une liaison hydrogène a généralement une énergie d’environ 1 à 3 kcal / mol, selon le livre Biochimie.

Ils ont décrit leurs résultats dans un article publié jeudi (7 janvier) dans la revue Science. Dans un accompagnement article dans Science, Mischa Bonn et Johannes Hunger, des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères en Allemagne, qui n’étaient pas impliqués dans l’étude, ont écrit que ce lien inhabituel brouille les catégories claires de chimie.

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« L’existence d’un état hybride lié covalent-hydrogène non seulement remet en question notre compréhension actuelle de ce qu’est exactement une liaison chimique, mais offre également l’opportunité de mieux comprendre les réactions chimiques », ont-ils écrit, « où des ‘états de réaction intermédiaires’ sont souvent invoqués mais rarement étudié directement. « 

Des liaisons similaires existent probablement dans l’eau pure, ont-ils écrit, lorsqu’un atome d’hydrogène se trouve pris en sandwich entre deux molécules d’eau. Mais on pense que ces liens existent mais qu’ils ne durent pas aussi longtemps, ont écrit les chercheurs. Et ils n’ont jamais été observés de manière concluante.

Cette étude, ont-ils écrit, pourrait ouvrir la porte à une «compréhension plus profonde des liens forts» et des états de réaction intermédiaires.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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