科学:硝酸盐在“不可能”的反应中消失

2017-11-18 04:31:19

作者:JOHN EMSLEY化学家以前认为不可能做出的一个简单的反应是由美国化学家团队带来的前所未有的反应是硝酸根离子(NO3) - 通过简单的有机分子如甲烷或乙醇转化为铵离子(NH4)+该反应是由宾夕法尼亚州立大学的Alan Hutson和Ayusman Sen发现的他们说如果能找到促进它的催化剂,这一发现可能导致有朝一日不仅能够去除氮氧化物,还能从汽车废气中除去未燃烧的碳氢化合物(Journal of the American Chemical Society,vol 116,p 4527) 在反应中,氮原子获得电子:换句话说,它经历还原在自然界中,硝酸盐还原为亚硝酸盐(NO2) - ,一氧化氮(NO),甚至氮气(N2),通常会发生在这些转换中,需要多达四个电子(e-)然而,从NO3-直接还原到NH4 +需要八个电子:NO3 - + 10H + + 8e- / NH4 + + 3H20即使是金属氢化物,它们是极其富电子的,因此是已知最强的还原剂之一,不能实现这种转变一步到位然而,Hutson和Sen简单地通过将硝酸盐溶解在硫酸中并用简单的有机化合物处理它来实现它这更令人惊讶,因为硫酸通常被认为是一种氧化剂 - 一种去除电子而不是添加它们的化合物化学家们报告说,许多普通的有机化学品都可以解决这个问题它们包括烃类气体如甲烷(CH4)和乙烷(C2H6),简单醇类如乙醇(C2H5OH)和丙醇(C3H7OH),以及乙酸(CH3CO2H)这些化学物质都不被视为还原剂,更不用说强还原剂了在典型的反应中,Hutson和Sen在浓硫酸(96%等级)中溶解硝酸钠,加入有机化合物并将组合物加热至约170℃对于甲烷和乙烷气体,他们使用钢制压力容器来容纳反应物他们使用核磁共振来证明氨已经形成在一些反应中,化学家发现100%的硝酸盐转化为氨 - 在乙醇的情况下,这种情况仅在15分钟后发生在甲烷作为还原剂的情况下,他们在加热20小时后仅观察到痕量的氨,但当他们向溶液中加入少量硫酸汞(II)时,氨的产率上升至100% Hutson和Sen认为,汞在甲烷转化为甲醇的反应中起到催化剂的作用,