El N₂ es la única forma estructural neutra y estable conocida (alótropo) del nitrógeno. Anteriormente se informó sobre la síntesis de N₃ y N₄ neutros, pero no se pudieron aislar debido a su extrema inestabilidad. Ahora, los investigadores han logrado sintetizar hexanitrógeno (N₆) a temperatura ambiente , un nuevo alótropo neutro del nitrógeno que pudieron atrapar en matrices de argón a 10 K. La síntesis de N₆ se confirmó espectroscópicamente y se demostró que el nuevo alótropo es estable. La reacción de descomposición fue exotérmica, liberando una gran cantidad de energía, lo que sugiere una posible aplicación como tecnología de almacenamiento de energía, sujeta a la necesidad de alcanzar las temperaturas del nitrógeno líquido. No obstante, la preparación de un nuevo alótropo neutro y estable del nitrógeno representa un avance significativo en la química.
Los alótropos son formas estructurales distintas de un elemento, resultantes de diferentes maneras de enlazar sus átomos. Poseen propiedades diferentes según su estructura y son eléctricamente neutros, existiendo en formas no radicales. Por ejemplo, el diamante, el grafito y el grafeno son alótropos neutros y estables del carbono. Lo mismo ocurre con el O₂ y el O₃ ( ozono), alótropos del oxígeno.
¿Qué hay de las formas estructurales neutras y estables del nitrógeno? El conocido N₂ es el único alótropo estable del nitrógeno. Otros dos alótropos neutros, N₃ y N₄ , fueron descritos anteriormente en 1956 y 2002 respectivamente, pero no pudieron aislarse debido a su extrema inestabilidad.
Los químicos han logrado sintetizar hexanitrógeno con simetría C2h ( C2h - N6 ) a temperatura ambiente. [ La simetría C2h es una forma común de simetría observada en el mundo químico. Una molécula con simetría C2h posee un eje de rotación doble (C2) y un plano de simetría horizontal (σh)].
El hexanitrógeno (N₆ ) , el nuevo alótropo neutro del nitrógeno, se sintetizó a temperatura ambiente mediante la reacción en fase gaseosa de cloro (Cl₂) o bromo (Br₂) con azida de plata (AgN₃) a presión reducida. Posteriormente, se realizó un atrapamiento criogénico en matrices de argón a 10 Kelvin. Los investigadores también lograron preparar hexanitrógeno puro en forma de película a 77 Kelvin (el punto de ebullición del nitrógeno líquido).
El hexanitrógeno (N 6 ) así preparado en el laboratorio fue caracterizado espectroscópicamente y se demostró que era estable.
Al descomponerse, el hexanitrógeno (N₆ ) se divide en tres moléculas de N₂ . La reacción es exotérmica, con una liberación de 185.2 kcal por mol de energía, lo que representa 2.2 y 1.9 veces más que la energía liberada en la descomposición del TNT y el HMX, respectivamente, en peso. Debido a esta elevada liberación de energía durante la descomposición, el hexanitrógeno (N₆ ) podría ser un material prometedor para el almacenamiento de energía limpia; sin embargo, esto requeriría mantener el hexanitrógeno a temperaturas de nitrógeno líquido inferiores a 77 K, lo cual podría no ser viable para una tecnología de almacenamiento de energía.
Independientemente de cualquier aplicación futura, la preparación a temperatura ambiente de este nuevo alótropo molecular neutro del nitrógeno que podría atraparse en un entorno criogénico es un avance significativo en la química.
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Referencias:
- Qian, W., Mardyukov, A. y Schreiner, PR Preparación de un alótropo de nitrógeno neutro hexanitrogen C2h-N6 . Nature 642, 356–360 (2025). Publicado: 11 de junio de 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09032-9
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, a new neutral allotrope of nitrogen which they could trap in argon matrices at 10K. The synthesis of N6 was confirmed spectroscopically and the new allotrope was demonstrated to be stable.){kind=link}