Nový pohled na popis chemických vlastností prvků přináší metoda českých a japonských vědců. Pomocí mikroskopů dokážou pozorovat nejen atomy na povrchu pevných látek, ale i měřit jejich schopnost přitahovat elektrony. Otevírají tím cestu k hlubšímu pochopení podstaty chemické vazby a chemických procesů na atomární úrovni. Podle olomoucké Univerzity Palackého to umožní řízení chemických reakcí v biochemii.
Znázornění měření interakčních sil mezi hrotem mikroskopu atomárních sil a atomy na povrchu pevné látky. Obrázek vykresluje elektronovou hustotu v okolí atomů, jejíž rozdíl mezi jednotlivými atomy nepřímo udává velikost elektronegativity daného atomu. | Univerzita Palackého
Schopnost atomů přitahovat elektrony, takzvaná elektronegativita, mimo jiné určuje schopnost daného atomu reagovat s okolím a vytvářet chemické vazby. Donedávna ji vědci dokázali určit jen pomocí technik, které pracovaly s velkým souborem atomů.
Změnu přinesl až výzkum odborníků z Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) Univerzity Palackého, Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR a Tokijské univerzity.
Závislost na chemickém okolí atomu
„Díky nové metodě dokážeme pomocí mikroskopie atomárních sil nejen stanovit elektronegativitu daného atomu na povrchu pevné látky, ale jsme schopni určit i její závislost na chemickém okolí měřeného atomu. To dříve nebylo možné,“ uvedl jeden z autorů Pavel Jelínek, který působí v RCPTM a Fyzikálním ústavu AV ČR.
Badatelé provedli experimentální měření vazebných energií povrchových atomů podpořené teoretickými výpočty. „Jestliže umíme posoudit, jak chemické okolí ovlivňuje elektronegativitu, můžeme tyto jevy využít k řízení chemických reakcí,“ doplnil Jelínek.
Tým navázal na vlastní práci z roku 2007. Nová metoda však překonává omezení původního postupu chemické identifikace atomů a umožňuje určit totožnost chemických prvků s různou elektronegativitou.
„Prokázali jsme, že dosavadní údaje o elektronegativitě prvků platí pouze v případě izolovaných atomů. Je tak třeba se jinak dívat i na podstatu vazeb v chemických sloučeninách a na samotnou chemickou reaktivitu,“ pokračoval s tím, že v periodické tabulce jsou nejsilněji elektronegativní halogeny v čele s fluorem, nejméně alkalické kovy (lithium, sodík, draslík či cesium).
Experimentálně ověřili 80 let starou teorii
Ředitel RCPTM Radek Zbořil je přesvědčen, že řadu chemických principů, které se v minulosti předpověděly a braly jako definitivní, bude nutné postupně upřesnit díky možnosti nahlédnout hlouběji do struktury atomů a molekul pomocí rastrovacích mikroskopů.
Vědci analýzou dat rovněž prokázali lineární závislost mezi vazebnými energiemi povrchových atomů různého chemického původu. Experimentálně tak prokázali platnost rovnice nositele Nobelovy ceny Linuse Paulinga pro polární kovalentní vazbu z 30. let minulého století.
Pozorování jednotlivých atomů ve strukturách materiálů je od 80. let minulého století možné díky objevu metod rastrovací tunelové mikroskopie a mikroskopie atomárních sil. Teprve v posledních několika letech se vědcům otevřela možnost nahlédnout stejnými technikami i do struktury a vlastností molekul s využitím speciálně upravených hrotů mikroskopů.
Výsledky aktuálního snažení českých a japonských expertů publikoval prestižní časopis Nature Communication.
Zdroj: Novinky
