Manejo, almacenamiento y el envío de amoníaco requiere equipo costoso y precauciones especiales debido a su corrosividad y toxicidad inherentes. Científicos en Manchester, REINO UNIDO, han descubierto que un marco metalorgánico, MFM-300 (Al), un sólido poroso, no solo filtra eficazmente el gas de dióxido de nitrógeno nocivo, pero también tiene capacidades sobresalientes para el almacenamiento de amoníaco. Como se detalla en la revista Angewandte Chemie , la captación y liberación reversibles de amoniaco se produce mediante un modo de sorción único.

El amoníaco es una fuente de nitrógeno esencial para las plantas y es una sustancia química básica. Este químico indispensable, que se fabrica a gran escala a partir de nitrógeno e hidrógeno atmosféricos, se le ha llamado "pan del aire". Pero, ¿cómo se debe almacenar y manejar este recurso? La forma gaseosa o licuada es corrosiva y tóxica. El almacenamiento y envío a presión o a bajas temperaturas es costoso y consume mucha energía. Adsorción en sólidos porosos, como las zeolitas o las estructuras organometálicas, una estrategia que actualmente se está probando ampliamente en el almacenamiento de hidrógeno, podría ser una opción interesante.

Se ha demostrado que la robusta estructura organometálica MFM-300 (Al) es un potente filtro para el dióxido de nitrógeno, que es un contaminante dañino en el aire. Martin Schröder y sus colegas de la Universidad de Manchester, REINO UNIDO, ahora han examinado el MFM-300 (Al) por su capacidad para absorber amoníaco. Descubrieron que podía absorber amoníaco gaseoso hasta una densidad cercana a la del amoníaco líquido en condiciones ambientales. Alrededor de cero grados centígrados incluso superó esta densidad.

MFM-300 (Al) consta de restos de hidróxido de aluminio y ligandos orgánicos de ácido bifenil tetracarboxílico que unen los sitios de aluminio para formar una estructura rígida de "botellero", como lo llamaron los autores. En lugar de botellas de vino, Las moléculas de gas se encuentran en los nanocanales y poros.

Como base el amoníaco se une a los centros ácidos. Los autores identificaron tres modos de unión distintos basados ​​en interacciones electrostáticas. En total, cuatro moléculas de amoniaco asociadas con un centro de aluminio, y un vacío "botellero" de forma cuadrada, podría llenarse con hasta 16 moléculas de gas. Los científicos determinaron los modos de unión mediante difracción y refinamiento de polvo de neutrones, una técnica que puede resolver los detalles estructurales con resolución atómica.

Los autores descubrieron que el empaque de las moléculas de amoníaco era casi tan denso como en un líquido, y la adsorción fue reversible. El llenado y la liberación de los poros hasta 50 veces fue posible sin pérdida de capacidad ni deterioro de la estructura. ellos dijeron.

Y hay un modo de sorción único. Usando experimentos de etiquetado en los que el hidrógeno del amoníaco fue reemplazado por deuterio, los científicos descubrieron un rápido intercambio de deuterio con hidrógeno de las paredes de los poros. Esto sugiere que el modo de sorción no podría ser una fisisorción pura basada únicamente en interacciones electrostáticas. Sin embargo, la quimisorción tampoco fue responsable, porque no se habían formado enlaces adsorbentes en la interfaz. "Significativamente, la adsorción de amoníaco deuterado en MFM-300 (Al) reveló un nuevo tipo de adsorción, ", comentaron los autores. El intercambio rápido de sitios podría ser una de las razones para la absorción eficaz de amoníaco.

Este trabajo muestra que la estructura organometálica es adecuada para el almacenamiento y manipulación de amoniaco en densidades cercanas a las del gas licuado y presurizado. Amoníaco, "pan del aire", de hecho podría alcanzar la consistencia del pan.