Química é tudo sobre elétrons. O comportamento dos átomos e moléculas (sua acidez, reatividade, configuração molecular e assim por diante) depende em grande parte da distribuição de seus elétrons. Em geral, os químicos são capazes de fazer previsões bastante precisas usando um conjunto abrangente de regras contendo a ‘lógica química’ derivada das propriedades eletrônicas. Entretanto, de vez em quando a realidade desafia esse ‘bom senso químico’.
Um exemplo notável acaba de ser publicado na Nature Communications pelo pesquisador do HIMS Dr. Tiddo J. Mooibroek em colaboração com cientistas das Ilhas Baleares (Espanha). Eles argumentam que sob certas circunstâncias os ânions de nitrato (NO3-) podem exibir uma acidez contraintuitiva de Lewis: os ânions de nitrato podem atuar como aceitadores de elétrons enquanto são geralmente considerados como doadores de elétrons.
Nova interpretação dos dados
Os pesquisadores mostram que os ânions de nitrato podem interagir favoravelmente com entidades ricas em elétrons no estado sólido. No entanto, seu raciocínio parece válido para o NO3- em solução também. Como os ânions nitratos são muito comuns em química e biologia, os pesquisadores antecipam que seus achados podem servir como um guia (retrospectivo) para interpretar dados onde ânions nitratos estão envolvidos.
Exemplos são a formação de nitrato de ortozoto (NO42-); casos onde NO3-aniões podem ser um determinante estrutural (como nas proteínas 3EZH); ou fenômenos de transporte e reconhecimento envolvendo esse ânion ubíquo.
Um sítio ácido de Lewis emergindo no átomo de nitrogênio
Por meio de cálculos computacionais os pesquisadores mostram que quando a carga de nitrato é suficientemente amortecida por ressonância em uma área maior, um sítio ácido de Lewis emerge no átomo de nitrogênio. Os cálculos prevêem ainda que em tais circunstâncias os parceiros ricos em electrões (por exemplo, aniões ou electrões de pares solitários) interagem favoravelmente com o sítio ácido de Lewis.
O suporte experimental para esta ideia foi encontrado por levantamentos das estruturas de estado sólido contidas no Cambridge Structural Database (CSD) e no Brookhaven Protein Data Bank (PDB). Estes estudos revelaram preferências geométricas de algumas entidades contendo oxigênio e enxofre em torno de um ânion de nitrato que são consistentes com uma interação entre o local ácido de Lewis no N e o rico O/S de elétrons. Computações de exemplos selecionados revelam interações orbitais doador-aceitador que confirmam a acidez contraintuitiva de Lewis do nitrato.
Um conjunto único de propriedades
Contemplando que outros ânions poderiam ser capazes de exibir tal comportamento (usando outros átomos além do hidrogênio) os pesquisadores argumentam que o nitrato realmente tem um conjunto único de propriedades que o diferencia de outros ânions comuns a este respeito: NO3- é bastante polarizado e mais polarizável, não tão carregado, e o nitrato é plano, tornando o local ácido de Lewis estereticamente acessível.