Page 15 - No 1

FOSZFÁN-BORÁN KOOPERÁCIÓ

található kovalens kötés nagyon erős, a H 2 a hid-
A gyakorlatban használt hidrogénező rogénezni kívánt molekulákkal közvetlenül leg-
katalizátorok kivétel nélkül nehézfémek többször nem reagál. Ezt a folyamatot ezért kata-
lizátorok jelenlétében vezetik, amelyek segítenek
a hidrogén aktiválásában. A gyakorlatban hasz-
nált hidrogénező katalizátorok, amelyek lehetővé
taszítóerőkkel; az effektus jelentős részben kvan- teszik gazdaságos körülmények alkalmazását, kivé-
tummechanikai természetű (a Pauli-elv következ- tel nélkül nehézfémek, vagy legalábbis tartalmaz-
ménye). Ennek a taszításnak köszönhetően min- nak valamilyen nehézfémet is (például nikkel, pal-
den atomcsoportnak van bizonyos „térigénye”. Hasonló szerkezetű vegyületekkel sikerült ládium, ródium, platina). A nehézfémek – ponto-
Nézzük meg, mi történik, ha az iménti mole- a reakciót megfordíthatóvá is tenni: a szoba- sabban az átmenetifémek – vegyértékelektronjai-
kuláinkban a hidrogénatomokat nagy térigé- hőmérsékleten felvett H 2 gázt a 60–150 °C-ra nak különleges tulajdonságai teszik lehetővé, hogy
nyű, nagy térkitöltésű csoportokra cseréljük le. melegített termék leadja; a H 2 hasításra képes velük kölcsönhatásba kerülve a hidrogénmolekula
Hasonló vegyületekkel a kísérleteket Herbert C. kiindulási anyagok regenerálódnak. kötése felszakadjon. A képződő, fématomhoz kap-
Brown és munkatársai már az 1940-es években A tudományos közvélemény azon-
elvégezték, és azt tapasztalták, hogy elegendő- nal érdeklődéssel fordult ezen ered-
en nagy csoportok esetén a datív kötés nem jön mények felé. Ennek egyik oka, hogy a
létre: a nagy térigényű csoportokat még egy kova- hidrogén komoly figyelmet élvez, mint

lens kötés kedvéért sem lehet túl közel vinni egy- a kőolajat, illetve származékait kivál-
máshoz. Nincs ez másként az alábbi ábránkon tó lehetséges energiahordozók egyi-
látható, PR 3 -mal és BR’ 3 -mal jelölt foszfán- és ke. A hidrogén gázként nehezen kezel-
boránszármazék esetén sem: a kanadai Douglas hető: szállítása csak nagy nyomás alatt
W. Stephan és csoportja nem észlelték kötés lét- lehetséges (különben kis mennyiség
rejöttét, amikor a két anyagot toluolos oldatban is kedvezőtlenül nagy térfogatot fog-
elegyítették. lalna el), ráadásul a levegővel robba-
nóelegyet képez. Minden
olyan anyag, amely a hid-
rogént képes elnyelni,
majd újra lead-
ni, elvileg segít- © http://www.lbl.gov/
het ennek a
problémának a
megoldásában. A Gilbert N. Lewis, 1875–1946
gyakorlati alkalmazás kulcsa ter-
mészetesen a gazdaságosságban rejlik: annál csolódó hidrogénatomok már könnyen reagálnak a
kifizetődőbb egy ilyen rendszer alkalmazása, hidrogénezendő anyagokkal.

minél több hidrogént képes egy adott meny- A használt nehézfémek viszont nemcsak drágák,
nyiség megkötni. Ezek a foszfán–borán rend- hanem környezetszennyezőek is, ha pedig – akár-
szerek saját tömegükhöz képest nagyon kis csak kis mennyiségben is – bekerülnek a termék-
tömegű H 2 -vel reagálnak, így a hidrogéntárolás be, allergizáló vagy akár mérgező hatásuk lehet. A
Szokatlan reaktivitás és szempontjából inkább csak elvi érdekességűek. Stephan és munkatársai által előállított foszfi n–
potenciális alkalmazásai Van azonban a hidrogénnek egy másik fontos borán párok az első olyan, nehézfémet nem tar-
felhasználási területe is, ez pedig a reakciópartner- talmazó rendszerek, melyekkel a hidrogén enyhe
Amikor a kanadai kutatók a PR 3 és BR’ 3 ként való felhasználás. A laboratóriumban ugyan- körülmények között aktiválható. Hidrogénező
vegyületek oldatába hidrogéngázt vezettek (szo- úgy, mint a vegyipar számos területén kulcsfontos- katalizátorként való alkalmazásukra történtek is
bahőmérsékleten és légköri nyomáson), egy ságúak azok a reakciók, amikor különböző mole- már sikeres laboratóriumi kísérletek.
fehér csapadék képződését tapasztalták. A kivált kulákba hidrogénatomokat építenek be. Ilyen ún.
anyag szerkezetét megvizsgálva kiderült, hogy hidrogénezési eljárás például a margarin előállí- Keressük a magyarázatot
a hidrogénmolekula (H 2 ) kötése heterolitikusan tása növényi olajból. Ha a felhasznált atomokat
+
–
felhasadt: H és H ionok képződtek, melyek a egy H 2 molekulából nyerjük, akkor a reakció elvi- Feltehetjük a kérdést, hogy mi okozza ezek-
csapadékban datív kötéssel a foszfánhoz és a leg melléktermék nélkül végbemehet, ami környe- nek a pároknak a különleges reakcióképességét. A
boránhoz kapcsolódtak. zetvédelmi szempontból előnyös. Sajnos a H 2 -ben megoldás kulcsa abban rejlik, hogy a foszfán mint
KÉMIAI PANORÁMA I. ÉVFOLYAM 1. SZÁM, 2009 15

4/21/09 10:28 AM
14-16-Frusztáltan könnyebb.indd 3.indd 15
14-16-Frusztáltan könnyebb.indd 3.indd 15 4/21/09 10:28 AM