Chimia este despre electroni. Comportamentul atomilor și moleculelor (aciditatea, reactivitatea, configurația moleculară și așa mai departe) depinde în mare măsură de distribuția electronilor lor. În general, chimiștii sunt capabili să facă predicții destul de precise folosind un set cuprinzător de reguli care conțin „raționamentul chimic” derivat din proprietățile electronice. Cu toate acestea, din când în când, realitatea sfidează acest „bun simț chimic”.

Un exemplu frapant tocmai a fost publicat în Nature Communications de către cercetătorul HIMS, Dr. Tiddo J. Mooibroek, în colaborare cu oameni de știință din Insulele Baleare (Spania). Aceștia susțin că, în anumite circumstanțe, anionii de nitrat (NO3-) pot prezenta o aciditate Lewis contraintuitivă: anionii de nitrat pot acționa ca acceptori de electroni în timp ce, în general, sunt considerați donatori de electroni.

Noua interpretare a datelor

Cercetătorii arată că anionii de nitrat pot interacționa favorabil cu entități bogate în electroni în stare solidă. Cu toate acestea, raționamentul lor pare valabil și pentru NO3- în soluție. Deoarece anionii de nitrat sunt foarte comuni în chimie și biologie, cercetătorii anticipează că descoperirile lor pot servi ca un ghid (retrospectiv) pentru interpretarea datelor în care sunt implicați anioni de nitrat.

Exemple sunt formarea de orto nitrat (NO42-); cazurile în care anionii NO3- pot fi un determinant structural (cum ar fi în proteinele 3EZH); sau fenomenele de transport și recunoaștere care implică acest anion omniprezent.

Un situs acid Lewis care apare pe atomul de azot

Cu ajutorul calculelor computaționale, cercetătorii arată că atunci când sarcina nitratului este suficient de amortizată prin rezonarea pe o suprafață mai mare, un situs acid Lewis apare pe atomul de azot. Calculele prevăd, de asemenea, că, în astfel de circumstanțe, partenerii bogați în electroni (de exemplu, anioni sau electroni cu pereche unică) interacționează favorabil cu situl acid Lewis.

Sprijinul experimental pentru această idee a fost găsit prin cercetări ale structurilor în stare solidă conținute în baza de date structurale Cambridge (CSD) și în banca de date Brookhaven Protein Data Bank (PDB). Aceste studii au evidențiat preferințele geometrice ale unor entități care conțin oxigen și sulf în jurul unui anion de nitrat, care sunt în concordanță cu o interacțiune între situsul acid Lewis de pe N și O/S bogat în electroni. Calculele unor exemple selectate dezvăluie interacțiuni orbitale donor-acceptor care confirmă aciditatea Lewis contraintuitivă a nitratului.

Set unic de proprietăți

Contemplând ce alți anioni ar putea fi capabili să afișeze un astfel de comportament (folosind alți atomi decât hidrogenul), cercetătorii susțin că nitratul are de fapt un set de proprietăți destul de unic care îl diferențiază de alți anioni obișnuiți din acest punct de vedere: NO3- este destul de polarizat și în continuare polarizabil, nu atât de dens de sarcină, iar nitratul este plat, ceea ce face ca situsul acid Lewis să fie accesibil din punct de vedere steric.

.