lacuna di conoscenza in chimica colmata

V.L.n.R. Signora Dott.ssa Elisabeth Irran (Analisi della struttura ai raggi X), Dott. Robert Müller (Dipartimento di Chimica Teorica - Chimica Quantistica), Dott. Qian Wu, Prof. Dott. Martin Kaupp, Dott. Hendrik F. T. Klare, Prof. Dott. Martin Oestreich. (© TU Berlin/PR/Dominic Simon)

Secondo alcune scoperte, si cerca all'infinito e quando poi si trovano, tutto sembra molto semplice. È successo qualcosa di simile anche al gruppo di lavoro del dottor Martin Oestreich, professore di Chimica Organica – Sintesi e Catalisi presso il TU di Berlino, e ai suoi collaboratori Dr. Hendrik Klare e Dr. Qian Wu. Il loro progetto di ricerca “La caratterizzazione di ioni sililici sostituiti da idrogeno in fase condensata” è stato recentemente pubblicato sulla rinomata rivista scientifica Science. Questi ioni sililici sono sostanze di difficile individuazione, che prima, se mai, erano rilevabili solo in fase gassosa. “Siamo particolarmente felici che questa pubblicazione sia una pubblicazione esclusivamente del TU di Berlino”, afferma Martin Oestreich. “La vera attività di laboratorio è stata svolta dalla borsista Humboldt Dr. Qian Wu, appartenente al mio gruppo di lavoro.” Nel campo di ricerca del dottor Martin Kaupp, professore di Chimica Teorica – Chimica Quantistica, è stata calcolata la teoria relativa, mentre la dottoressa Elisabeth Irran, responsabile del Centro di Determinazione della Struttura Cristallina presso il TU di Berlino, ha misurato le strutture molecolari.

Da oltre 100 anni si sa che esistono i cosiddetti ioni carbocati. Sono intermedi altamente reattivi, cationici (positivamente caricati) della chimica del carbonio. Dopo la loro scoperta, ci sono voluti decenni per poterli produrre e anche caratterizzare, poiché la loro natura estremamente reattiva impediva spesso tutto ciò. George Olah è stato premiato con il Nobel nel 1994 esclusivamente per la caratterizzazione di questi ioni carbocati.

Nella tavola periodica degli elementi, nel sesto gruppo principale, sotto il carbonio, si trova il silicio – esattamente come il carbonio, un elemento di importanza economica e scientifica estremamente rilevante. Curiosamente, fino a pochi anni fa, non si conoscevano i cationi corrispondenti del silicio, associati agli ioni carbocati. La loro esistenza poteva essere prevista teoricamente e si potevano anche mantenerli in fase gassosa, ma non si riusciva a stabilizzarli o addirittura a isolarli in laboratorio, poiché si tratta di molecole anch’esse estremamente reattive.

Circa 25 anni fa, è stato possibile per la prima volta individuare i cosiddetti ioni sililici terziari – cioè un catione di silicio con tre sostituenti di carbonio. Ora, la Dr. Qian Wu è riuscita a produrre tutti e tre i composti correlati in soluzione e in forma solida. Quindi ioni sililici che portano due, uno o addirittura solo atomi di idrogeno come sostituenti di carbonio. “Con questo, ha compiuto per il silicio lo stesso passo che decenni fa fece George Olah per gli ioni carbocati, colmando così una grande lacuna nella chimica dei gruppi principali e nella chimica in generale”, descrive Martin Oestreich l’importanza del lavoro.

Può sembrare che questa scoperta, anche se può sembrare astratta ai non addetti ai lavori, per i chimici si tratti di questioni di principio della chimica: “La reattività di questi intermedi è così elevata che reagiscono con qualsiasi sostanza nell’ambiente. La loro isolazione non è affatto scontata”, spiega Hendrik Klare. Perciò, inizialmente, gli scienziati si sono concentrati meno sulla questione dell’applicazione. È stato semplicemente generato conoscenza di base. “Le applicazioni non erano al centro del nostro lavoro, ma ora, per la prima volta, si apre la possibilità di studiare sistematicamente queste nuove molecole. È un passo importante verso l’applicazione, in particolare nella catalisi omogenea”, afferma Hendrik Klare. “Una possibilità potrebbe essere attivare sostanze molto reattive, come i clorofluorocarburi (CFC). È del tutto immaginabile usare questi ioni sililici per scambiare il fluoro in queste sostanze finora molto difficili da degradare con l’idrogeno”, conclude Martin Oestreich.