Химики предолели «нежелание» ксенона и азота соединяться

Химики предолели «нежелание» ксенона и азота соединяться

Химики из Университета Эдинбурга и шанхайского исследовательского центра HPSTAR впервые продемонстрировали образование ван-дер-ваальсовых соединений между ксеноном и азотом при комнатной температуре. Авторы обнаружили, что два практически инертных соединения образуют слабо связанную молекулу Xe(N2)2 при давлениях около 50 тысяч атмосфер. Подтвердить ее существование удалось спектроскопически и методами рентгеновской дифракции. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Ван-дер-ваальсовы связи — самый слабый вид взаимодействий из возникающих между молекулами или атомами. Их энергия на порядки меньше, чем энергия химических связей (например, ковалентных) и уступает даже водородным связям. Тем не менее, в некоторых условиях такие связи можно зафиксировать и даже наблюдать соединения, которые ею обусловлены. К примеру, именно такими взаимодействиями обусловлено существование димеров гелия He2. Отличить два атома, связанных ван-дер-ваальсовыми связями, от изолированных частиц можно с помощью спектральных методов: такая связь обладает характерными частотами колебаний, из которых можно, например, выяснить ее энергию. 

Особый интерес химиков вызывают процессы, в ходе которых в реакцию вступают вещества, обычно не реагирующие ни с чем. К примеру, ксенон при комнатной температуре не реагирует ни с чем, кроме окислителя исключительной силы — гексафторида платины. Немного активнее вступает в химические реакции азот — основной компонент нашей атмосферы. При комнатной температуре он вступает в химическое взаимодействие с литием. 

Недавно теоретики предсказали, что при давлении в 1,46 миллиона атмосфер ксенон и азот могут реагировать друг с другом, образуя нитрид ксенона с формулой XeN6. В новой работе химики попытались проверить это предположение. Хотя найти признаки образования нитрида ксенона ученым не удалось, авторы обнаружили, что уже при давлении в 50 тысяч атмосфер два этих газа формировали ван-дер-ваальсовы связи. 

В эксперименте химики помещали твердый ксенон (при температуре менее –112 градусов Цельсия) в ячейку, состоящую из двух алмазных «наковален». Затем туда же помещали под давлением чистый азот. После этого ячейку сдавливали, создавая давление вплоть до 1,8 миллиона атмосфер. Благодаря прозрачности и стойкости алмаза физики могли проводить спектральные и рентгеновские измерения образца, находившегося внутри ячейки. 

Химики отмечают высокую стабильность Xe(N2)2 при высоких давлениях (вплоть до 1,8 миллиона атмосфер) и высоких температурах (до двух тысяч кельвинов). Как заключают авторы, новая работа вновь показывает, что ксенон гораздо более реакционноспособен, чем считалось ранее.

Недавно другая группа химиков из Великобритании, Японии и Франции заставила ксенон вступить в соединение с кислородом, синтезировав два новых его оксида — Xe3O2 и Xe2O5. Для этого потребовались давления на порядок большие, чем в новой работе — около миллиона атмосфер. Авторы также использовали в своей работе алмазную ячейку.

Высокие давления заставляют многие вещества менять свои химические и физические свойства. Так, при давлениях порядка двух миллионов атмосфер типичный металл натрий становится прозрачным диэлектриком, графит превращается в лонсдейлит, а в окиси азота возникают сверхпроводящие свойства. Одним из самых примечательных примеров является поведение cероводорода под давлением: он становится рекордсменом высокотемпературной сверхпроводимости.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Ученые предложили взрывать бактерии при помощи наночастиц
Физики и химики из Дании, Бразилии и США предложили новый способ уничтожения бактериальных клеток. По мнению специалистов, их можно взрывать с помощью специальных наночастиц. Результаты исследований авторов доступны в форме препринта в каталоге arXiv.org, а кратко с ними можно ознакомится на сайте ..
2014-09-04 1719 0 Технология
0
Ученые придумали материал для поглощения радиоактивных газов
Ученые Великобритании, Франции и США предложили новый экономичный способ извлечения благородных радиоактивных газов из атмосферы и воды. Результаты исследования авторы опубликовали в журнале Nature Materials, кратко с ними можно ознакомиться на сайте Ливерпульского университета. Для извлечения вредных газов ..
2014-07-22 1562 0 Технология
0
Химики создали супергидрофобную медь из «красного дерева»
Химики из Нанкинского Научно-Технологического Университета разработали новый способ синтеза супергидрофобной меди на основе древесины азиатского «красного дерева». Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.Авторы работы использовали структуру древесины диптерокарпа в качестве шаблона для будущего материала. Ученые ..
2016-01-15 1223 0 Технология
0
Создан новый тип носителя информации
Американские физики предложили новый компактный носитель информации. Исследование опубликовано в журнале Science Advances, кратко о нем сообщает издание EurekAlert!Физики создали трехмерный алмазный чип, в котором для хранения памяти используются азото-замещенные вакансии — один из дефектов кристаллической решетки, ..
2016-10-27 13359 0 Технология
0
Нанопоры помогут в «опознании» единичных молекул белка
Химики из США и Швейцарии под руководством Майкла Майера (Фрибурский университет) разработали методику определения единичных молекул белков по их поведению в зептолитровом объеме специально сконструированной нанопоры. Ученые нашли способ определять одновременно форму, объем, электрический заряд, дипольный момент ..
2017-01-18 4645 0 Технология
0
Ионный двигатель NASA поставил рекорд времени работы
В понедельник NASA объявило, что его передовой ионный ракетный двигатель проработал в течение 48 000 часов, что составляет пять с половиной лет – и это без кофе-брейков и остановок для подачи топлива.  NEXT это солнечный электроракетный двигатель, в котором электричество от солнечных батарей космического корабля используется для питания ионного ..
2013-06-29 2181 4 Технология
1
Химики создали рекордно устойчивые нанопровода для батареек
Химики из Университета Калифорнии разработали рекордно устойчивые к перезарядке электроды на основе тонких волокон. По словам исследователей, подобный материал для литий-ионных батарей позволит обеспечить сотни тысяч циклов зарядки без падения электрической емкости. Исследование опубликовано в журнале ACS Energy ..
2016-04-21 1792 0 Технология
0
Химики РФ предложили новый способ создания лекарств
Специалисты Института органической химии Российской академии наук (ИОХ РАН) сравнили три модели доставки лекарств на основе ионных жидкостей в клетки организма и предложили платформу для разработки соответствующих препаратов. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале ACS Medicinal ..
2015-10-09 1679 0 Технология
0
Химики удвоили емкость литий-ионных батарей
Сотрудник Высшей технической школы Цюриха Максим Коваленко и его коллеги разработали методику получения нанокристаллов олова, которая позволит почти в два раза увеличить рабочую емкость литий-ионных батарей. Работа химиков опубликована в журнале Journal of the American Chemical Society, ..
2013-04-10 2093 0 Технология
0
Химики создали молекулярные сети для одиночных вирусов
Химики из Университета Индианы разработали методику, позволяющую защищать частицы вирусов от внешней среды с помощью тонких молекулярных сетей. Она основана на самосборке металлорганических каркасов вокруг вируса. Образующейся молекулярной пленки оказывается достаточно, чтобы удерживать воду внутри ..
2016-08-03 2614 0 Технология
0
Создана первая супермолекула из искусственных атомов
Исследователи из Колумбийского университета в Нью-Йорке впервые создали молекулы из суператомов — кластеров атомов, которые способны имитировать свойства других элементов периодической системы. Для этого ученые использовали кобальт и селен, а также металлоорганические соединения. Статья, описывающая результаты работы, ..
2016-07-21 2225 0 Технология
0
Открыты новые способы получения качественного биотоплива
В настоящее время газификация биомассы рассматривается в качестве возможной технологии для преобразования по крайней мере 10 миллионов акров техасских растений в биотопливо. Это стало известно из слов доктора Джима Энсли, эколога «Texas AgriLife Research», сообщает «PC-News.info». Исследования используют адиабатическую ..
2012-06-7 1859 0 Технология
0
Новые архитектурные панели способны бороться со смогом
Транснациональная корпорация по производству и переработке алюминия Alcoa объявила о выпуске нового продукта - архитектурных панелей, поглощающих смог, пишет defconc.ru. Другими словами, эти панели, предназначенные для облицовки наружных стен здания, могут удалять загрязняющие вещества из окружающего воздуха. Панели ..
2013-08-6 1506 0 Технология
0
Ученые получили способ изготовления нано-сплава
Химики из колледжа Искусств и Наук в Сиракузском Университете (SU) разработали метод синтеза наноматериалов из нержавеющей стали, наподобие интерфейсов. Утверждается, что их открытие может изменить суждение о том, как используются форма и структура наноматериалов, особенно тех, которые применяются для хранения ..
2013-08-16 1848 0 Технология
0
Создана первая супермолекула из искусственных атомов
Исследователи из Колумбийского университета в Нью-Йорке впервые создали молекулы из суператомов — кластеров атомов, которые способны имитировать свойства других элементов периодической системы. Для этого ученые использовали кобальт и селен, а также металлоорганические соединения. Статья, описывающая результаты работы, ..
2016-07-24 2282 0 Технология
0