Otrzymano niezwykłe fosfoorganiczne cząsteczki o znaczeniu astrochemicznym
Współautorzy badań dr Arunlibertsen Lawzer i dr Thomas Custer prezentują modele cząsteczek interesujących z punktu widzenia astrochemii. Zdjęcie zostało wykonane w nowoczesnym planetarium Centrum Nauki Kopernik. źródło: IChF PAN, fot: Grzegorz Krzyżewski
Naukowcom udało się uzyskać w laboratorium pewne związki fosfoorganiczne, których wcześniej nie udało się w laboratorium zaobserwować. Te egzotyczne molekuły mogą być ciekawe z punktu widzenia astrochemii. Naukowcy liczą, że może kiedyś uda się je uchwycić w Kosmosie.
W odległych zakątkach Kosmosu mogą znajdować się związki chemiczne zupełnie inne niż te, które znamy z Ziemi. I właśnie takich niezwykłych cząstek organicznych zawierających fosfor dotyczą badania naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk. O badaniach poinformowano w przesłanym PAP komunikacie instytutu.
Od kilku dekad Jowisz i Saturn przykuwają uwagę ze względu na odkrycie w ich atmosferze analogu amoniaku zawierającego fosfor – fosfiny. W roku 2020 r. gruchnęła zaś wieść o tym, że fosfina może znajdować się też w atmosferze Wenus - później pojawiły się jednak wątpliwości.
Dlaczego tak wielkie znaczenie ma poszukiwanie związków fosforu w kosmosie? Bez niego nie byłoby DNA i RNA, procesów enzymatycznych, czy hydroksyapatytu będącego naturalnym budulcem naszych kości. Choć w biomasie pierwiastek ten jest szósty pod względem występowania, a w skorupie ziemskiej dwunasty, to w obłokach międzygwiazdowych jest go nawet miliard razy mniej. O związkach fosforu w przestrzeni międzygwiazdowej wiemy ciągle niewiele; wykryto dotychczas jedynie niewielkie molekuły posiadające do czterech atomów, tj. PN, CP, PO, HCP, CCP, PH3 i NCCP. Większość z nich jest nietrwała w standardowych warunkach laboratoryjnych.
Podążając śladami chemii fosforu, profesor Robert Kołos, członkowie jego zespołu dr Arun-Libertsen Lawzer i dr Thomas Custer oraz współpracujący z nimi profesor Jean-Claude Guillemin z Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (Francja) zaprezentowali w periodyku Angewandte Chemie (https://doi.org/10.1002/anie.202016052) wydajną syntezę cząsteczki HCCP, indukowaną światłem ultrafioletowym i prowadzoną w warunkach kriogenicznych.
"Cząsteczkę odpowiedniego prekursora – tutaj jest to fosfapropyn, CH3CP – naświetlamy ultrafioletem, stopniowo odzierając ją z atomów wodoru. Tak powstaje HCCP, czteroatomowy dziwoląg. Sztuczka polega na wykorzystaniu zamarzniętego gazu szlachetnego jako środowiska reakcji" - mówi dr Lawzer.
Dotychczas identyfikacja cząsteczki HCCP była możliwa wyłącznie w zakresie mikrofalowym, a teraz poszerzono wiedzę na jej temat podając długości fal z zakresu podczerwonego i ultrafioletowego.
Prof. Kołos komentuje: "Niektórzy mogą ze szkoły pamiętać, że fosfor jest w związkach chemicznych trój- lub pięciowartościowy. Otóż w HCCP jest on jednowartościowy – realizując pojedyncze wiązanie do sąsiadującego węgla. To bardzo niezwykłe."
Niezależnie od produktu końcowego - HCCP, naukowcy zaobserwowali nie mniej ważny produkt pośredni, potwierdzając istnienie cząsteczki fosfaallenu, CH2=C=PH. Nigdy dotąd nie była ona uzyskana w warunkach laboratoryjnych, a jedynie teoria wskazywała na możliwości jej tworzenia.
"Wśród cząsteczek astrochemicznej menażerii, również najważniejszych, są takie, których typowy chemik raczej za „prawdziwe” by nie uznał – widząc w nich jedynie molekularne fragmenty lub nietrwałe osobliwości" - przyznaje prof. Kołos.
Uchwycenie cząsteczki CH2=C=PH i poznanie jej spektroskopii jest istotne, gdyż, niezależnie od kontekstu astrochemicznego, poszerza ogólną wiedzę o chemii związków fosforoorganicznych.
"Czy kiedyś odnajdziemy HCCP lub CH2=C=PH w kosmosie? Obłoki międzygwiazdowe to rezerwuar materii bez wątpienia kryjący jeszcze liczne związki fosforu. Niektóre z nich zapewne zostaną niebawem odkryte, a na inne przyjdzie nam dłużej poczekać" - podsumowują przedstawiciele IChF PAN w swoim komunikacie.
PAP - Nauka w Polsce
lt/ agt/
Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.
