Версия для слабовидящих
Миллион атмосфер вынудили ксенон вступить в связь с кислородом Печать Email
Новости об инновациях
01.06.2016

Химики из Великобритании, Японии и Франции синтезировали два новых оксида ксенона — Xe3O2 и Xe2O5. Получить соединения ксенона удалось путем прямой реакции между инертным газом и кислородом при давлении немногим менее миллиона атмосфер. По словам авторов работы, результаты синтеза показывают, что реакционная способность ксенона выше, чем то предсказывали квантово-химические модели. Интерес к соединениям ксенона вызван низкой реакционной способностью инертных газов — исследования подобных веществ помогают лучше понять природу химических взаимодействий. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.

Эксперименты проводились в алмазной «наковальне» — ячейке с алмазными стенками, способной выдерживать огромные давления. Ученые вносили в нее смесь ксенона и кислорода, после чего поднимали давление в системе и подогревали газы лазером. 

Структура Xe3O2 Agnès Dewaele et al. / Nature Chemistry, 2016

Изменения в картине рентгеновской дифракции на образце внутри алмазной ячейки. Agnès Dewaele et al. / Nature Chemistry, 2016

Изменения в картине рентгеновской дифракции на образце внутри алмазной ячейки. Agnès Dewaele et al. / Nature Chemistry, 2016

Когда в исходной системе был значительный избыток кислорода, химики обнаружили образование неизвестной кристаллической фазы при давлении около 830 тысяч атмосфер. Пропуская сквозь ячейку рентгеновское излучение и измеряя рамановские спектры содержимого, авторы изучили свойства продукта. Путем компьютерных симуляций удалось выяснить, что вещество представляет собой оксид Xe2O5, в котором один из атомов ксенона имеет степень окисления +4, а другой +6. Химики предсказывают, что его кристаллическая структура состоит из квадратных фрагментов, в которых ксенон связан с четырьмя атомами кислорода([XeO4]), к тому же, половина атомов ксенона оказывается связанной еще с одним кислородом, формируя четырехугольную пирамиду.

Изменив соотношение реагентов в пользу ксенона (8:1 Xe:O) ученые увидели формирование другого кристаллического вещества при достижении в ячейке 970 тысяч атмосфер. Согласно компьютерному моделированию, новый оксид имел формулу Xe3O2. Две трети атомов ксенона в ней имеют степень окисления 0, как и простое вещество, оставшиеся атомы выстраиваются в цепочки из квадратов [XeO4] — степень окисления ксенона в них равна +4. Интересно отметить, что этот оксид был предсказан ранее в теоретических работах.

По оценкам авторов, полученные оксиды устойчивы вплоть до давлений в полмиллиона атмосфер. Ниже этой отметки их существование энергетически невыгодно и они, скорее всего, разрушатся. Оксиды расширяют небольшой список известных соединений ксенона с кислородом.

Ксенон — самый реакционноспособный представитель группы благородных (или инертных) газов, к которой также относятся гелий, неон, аргон и криптон. Впервые соединения ксенона были получены лишь в 1962 году Нилом Бартлеттом — химик ввел в реакцию с ксеноном гексафторид платины, один из сильнейших окислителей, известных на тот момент. В результате образовалось твердое оранжевое вещество, которому Бартлетт приписал формулу «Xe+[PtF6]−». Позже оказалось, что скорее всего ученый получил смесь солей ксенона более сложного строения. 

Сегодня известны фториды ксенона XeF2, XeF4 и XeF6, а также оксиды XeO3, XeO4 и XeO2 и некоторые соответствующие им соли. Кроме того описано около ста ксенонорганических соединений. 

Высокие давления — часто используемый инструмент для получения необычных материалов и химических веществ. Так, при давлениях порядка двух миллионов атмосфер типичный металл натрий становится диэлектриком, графит превращается в лонсдейлит, в окиси азота возникают сверхпроводящие свойства, а cероводород так и вовсе бьет рекорды сверхпроводимости. 

Автор: Владимир Королёв

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/million-atmosfer-vynudili-ksenon-vstupit-v-svyaz-s-kislorodom

 
Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта