Un nou tipus d’enllaç químic? L’enllaç de pnicogen

El web Chemistry World de la Royal Society of Chemistry comenta en un post titulat Pnicogens link up as new bond is discovered un article publicat a Chemistry-A European Journal per un grup de recerca de la Universitat de Leipzig. Aquest article, titulat Pnicogen Bonds: A New Molecular Linker?, estudia teòricament (tot comparant-ho amb dades estructurals obtingudes de cristalls) les interaccions entre compostos del grup del nitrogen a la taula periòdica dels elements, on hi ha interaccions N-N, P-P, As-As i Sb-Sb, entre d’altres – i també les creuades.

Els autors de l’article troben que aquests compostos són estables, amb una energia respecte als monòmers separats d’unes 5 kcal/mol, és a dir, semblant a les energies dels enllaços (o ponts) d’hidrogen. La causa de l’enllaç es troba parcialment en interaccions electrostàtiques i en el fet que els orbitals doblement ocupats dels àtoms del grup del nitrogen, amb acumulació negativa de càrrega, estan envoltats d’una acumulació positiva de càrrega. Segons Chemistry World,

The team suggest the pnicogen atoms interact with each other by donating a lone pair into an antibonding P-R orbital of the other atom. While the lone pair itself is an area of negative charge, electrostatic potential calculations show that this is surrounded by a band of positive charge. ‘This is the way you can imagine two molecules interacting – because there is both positive space and negative space,’ says Kirchner. Preliminary calculations suggest nitrogen, arsenic and antimony behave in a similar way.

I també

Pnicogens, group 15 elements, such as nitrogen and phosphorus, are well known for acting as Lewis bases, or electron donators. However, researchers at the University of Leipzig, Germany, have found that instead of repelling each other, two pnicogen atoms can attract each other, forming non-covalent bonds.

Tal com senyalen els autors de l’article original, es tracta d’un incipient estudi d’aquest tipus d’interaccions (enllaç de pnicogen), que pot portar a unes estructures i a una reactivitat que sigui paral.lela a la dels enllaços d’hidrogen. Senyalen també que l’abudància de fòsfor a les biomolècules (i d’arsènic en algunes de molt especial com els bacteris trobats fa poc al Mono Lake) poden fer que aquest tipus d’enllaç sigui útil per manipular biomolècules i, en definitiva, fer una millor química.

Cal senyalar que l’article parla de “pnicògens” per referir-se de forma col.lectiva al grup del nitrogen. No sembla encara un nom acceptat per la IUPAC, tal com senyala l’article català de la wikipèdia. I els compostos binaris com dels pnicògens són en català els pnicurs (anglès: pnictides). De fet, hi ha una certa confusió en anglès entre “pnicogen” i “pnictogen”, tal com senyala el post Nit-pnicking – I say pnicogen, you say pnictogen. Aquest post es refereix també a la “química exòtica” d’aquests compostos:

The pnictides – compounds of phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth – form all kinds of exotic materials. Some are diamagnetic paramagnets at room temperature, others are antiferromagnetic or ferromagnetic but at low temperatures. Some are transparent, others refractory. Some have holes where you’d expect an electron and yet others produce electricity when they get hot. The pnictides form a diverse range of semimetals and semiconductors.

Finalment, és ben interessant aquesta estructura de K6Bi2Sn23que s’hi reporta: es tracta d’una cadena de capses moleculars on hi ha només anells de 5 membres.