Voor het eerst is het gelukt om een nitridylcomplex te synthetiseren dat lang genoeg heel blijft om er met infraroodspectrometrie naar te kunnen kijken. Het zou nieuwe inzichten moeten opleveren in de vorming van ammoniak uit stikstof en waterstof, melden Bas de Bruin (UvA) en Sven Schneider (Georg-August-Universität, Göttingen) in Nature Chemistry.

Die ammoniakvorming, ook bekend als ‘stikstofbinding’, is de essentiële eerste stap bij de productie van kunstmest. Hoe je die reactie op industriële schaal kunt laten verlopen, onder hoge druk en met ijzer als katalysator, is al sinds 1910 bekend, dankzij de Duitse chemici Fritz Haber en Carl Bosch.

Maar wat er op atomaire schaal precies gebeurt is nog altijd onderwerp van een felle wetenschappelijke discussie. Het staat wel zo’n beetje vast dat splitsing van stikstof op het ijzeroppervlak de snelheidsbepalende stap moet zijn. Maar de nitridylradicalen (•N^2-) die dan kennelijk worden gevormd, blijven simpelweg te kort bestaan om er metingen aan te kunnen doen.

Dat probleem is nu opgelost door zo’n radicaal een complex te laten vormen met een iridium-ion en het organische ligand N(CHCHP-t-Bu₂)₂, afgekort L^t-Bu. Dat complex is wel stabiel genoeg om er metingen aan te kunnen doen, en die metingen bevestigen dat stikstof in deze situatie een duidelijk nitridylradicaalkarakter vertoont. Dichtheidsfunctionaaltheoretische berekeningen bevestigen dat dit kan kloppen.

Het beste bewijs is dat de radicalen de neiging hebben om met elkaar te reageren tot een dimeer. Vervolgens komt het iridium los en hou je een stikstofmolecuul (N₂) over. Dat is dus precies het omgekeerde van wat er gebeurt tijdens de ammoniakproductie.

Met een beetje geluk valt hieruit dan weer af te leiden hoe je die ammoniakproductie handiger kunt katalyseren dan met ijzer.

bron: UvA, Nature Chemistry