Preskočiť na obsah

Kovovo-organická štruktúra

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Syntéza štruktúry MIL-101. Každý zelený oktaéder je tvorený jedným atómom chrómu v jeho strede a šiestimi atómami kyslíka (červené gule) v jeho vrcholoch.
Elektrónový mikrograf štruktúry MIL-101. Kryštály ukazujú opakujúce sa supertetraédry

Kovovo-organická štruktúra (angl. metal-organic framework, skratka MOF) sú porézne polyméry, ktoré sa skladajú s klastrov kovov koordinovaných organickými ligandmi a tak tvoria jedno-, dvoj- alebo trojrozmerné štruktúry. Medzi používané organické ligandy, ktoré predstavujú „spojky“, patrí napríklad kyselina tereftalová.

Po formálnej stránke je MOF potenciálne porézna natiahnutá štruktúra, ktorá sa skladá z iónov kovov a organických spojek.[1][2][3] Natiahnutá štruktúra je taká štruktúra, ktorej podjednotky sa vyskytujú v konštantom pomere a sú usporiadané do opakujúceho sa vzoru. Kovovo-organické štruktúry sú kategóriou koordinačných sietí. Medzi koordinačné siete patria dva druhy štruktúr: (i) koordinačné zlúčeniny natiahnuté v jednej dimenzii (jednom smere) na základe opakujúcich sa koordinovaných podjednotiek, ktoré ale obsahujú prepojenia medzi jednotlivými reťazcami, kruhmi alebo inými prepojeniami, a (ii) natiahnuté koordinačné zlúčeniny, ktoré sa na základe koordinovaných podjednotiek rozpínajú v dvoch alebo troch dimenziách. Koordinačné siete potom patria medzi koordinačné polyméry, teda koordinačné zlúčeniny s opakujúcimi sa koordinovanými podjednotkami, ktoré sú natiahnuté v jednej, dvoch alebo troch dimenziách.[4] Väčšina kovovo-organických štruktúr, ktoré boli opísané, sú kryštalické zlúčeniny, avšak existujú i amorfné kovovo-organické štruktúry[5] a iné neusporiadané fázy. [6]

Kovovo-organické štruktúry sú schopné vďaka dutinám v štruktúre viazať plyny, ktoré možno reverzibilne uvoľniť, a taktiež ich možno reverzibilne hydratovať.[7] Vo väčšine kovovo-organických štruktúr sú póry nemenné i pri uvoľňovaní molekúl (typicky solventov) a možno ich znovu naplniť inými zlúčeninami. Vďaka tejto vlastnosti sú kovovo-organické štruktúry zaujímavé ako spôsob skladovania plynov, napríklad metánu,[7] vodíka[7] alebo oxidu uhličitého. Medzi (potenciálne) použitia kovovo-organických štruktúr patrí skladovanie plynov,[7][8] purifikácia plynov,[8] separácia plynov,[7] remediácia vody[9] a katalýza[7]; taktiež by mohli byť použité ako vodivé pevné látky alebo ako superkondenzátory.[8]

Syntéza a vlastnosti kovovo-organických štruktúr sú hlavným cieľom skúmania retikulárnej chémie (z latinského „reticulum“, malá sieť).[10] Na rozdiel od kovovo-organických štruktúr sú kovalentné organické štruktúry (COF) také natiahnuté štruktúry, ktoré sú tvorené len ľahkými prvkami (H, B, C, N, O).[11]

Susumu Kitagawa, Richard Robson a Omar Jágí získali Nobelovu cenu za chémiu za mimoriadny prínos „pre vývoj kovovo-organických štruktúr“.[12][13][14]

Referencie

[upraviť | upraviť zdroj]
  1. ↑ Porphyrin-based MOFs for sensing environmental pollutants. Chemical Engineering Journal, 2024-07-15. ISSN 1385-8947. DOI: 10.1016/j.cej.2024.152377.
  2. ↑ Vectorial Catalysis in Surface-Anchored Nanometer-Sized Metal–Organic Frameworks-Based Microfluidic Devices. Angewandte Chemie International Edition, 2022-02-14. ISSN 1433-7851. DOI: 10.1002/anie.202115100. PMID 34825766. (po anglicky)
  3. ↑ Enhanced catalytic performance of palladium nanoparticles in MOFs by channel engineering. Cell Reports Physical Science, 2022-01-31. ISSN 2666-3864. DOI: 10.1016/j.xcrp.2022.100757.
  4. ↑ Terminology of metal–organic frameworks and coordination polymers (IUPAC Recommendations 2013). Pure and Applied Chemistry, 2013, s. 1715–1724. Dostupné online. DOI: 10.1351/PAC-REC-12-11-20.
  5. ↑ Amorphous Metal–Organic Frameworks. Accounts of Chemical Research, 2014-05-20, s. 1555–1562. DOI: 10.1021/ar5000314. PMID 24707980.
  6. ↑ The changing state of porous materials. Nature Materials, September 2021, s. 1179–1187. DOI: 10.1038/s41563-021-00957-w. PMID 33859380.
  7. 1 2 3 4 5 6 kovovo-organické štruktúry. In: Encyclopaedia Beliana. 1. vyd. Bratislava : Encyklopedický ústav SAV; Veda, 2021. 686 s. ISBN 978-80-970350-3-7. Zväzok 9. (Koks – Kraj).
  8. 1 2 3 Metal-Organic Frameworks Applications from Catalysis to Gas Storage. [s.l.] : Wiley-VCH, 2011. ISBN 978-3-527-32870-3.
  9. ↑ Metal–organic framework technologies for water remediation: towards a sustainable ecosystem. Journal of Materials Chemistry A, 2018, s. 4912–4947. DOI: 10.1039/c8ta00264a.
  10. ↑ Reticular chemistry—Present and future prospects. Journal of Solid State Chemistry, 2005, s. v–vi. Dostupné online. DOI: 10.1016/S0022-4596(05)00368-3.
  11. ↑ Porous, crystalline, covalent organic frameworks. Science, November 2005, s. 1166–70. DOI: 10.1126/science.1120411. PMID 16293756.
  12. ↑ Nobel Prize in Chemistry 2025 - Press Release [online]. Royal Swedish Academy of Sciences. Dostupné online.
  13. ↑ Nobelovu cenu za chémiu získali Susumu Kitagawa, Richard Robson a Omar M. Yaghi [online]. 2025-10-08, [cit. 2025-10-08]. Dostupné online.
  14. ↑ Nobelovu cenu za chémiu udelili za vývoj kovovo-organických štruktúr | TVNOVINY.sk [online]. tvnoviny.sk, 2025-10-08, [cit. 2025-10-08]. Dostupné online.

Iné projekty

[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroj

[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Metal–organic framework na anglickej Wikipédii.

Zdroj: „https://sk.wikipedia.org/w/index.php?title=Kovovo-organická_štruktúra&oldid=8102160“