Версия для слабовидящих
Как с помощью новых стабильных хлоридов натрия изменить химию Печать Email
Новости науки
23.01.2014
Поваренная соль — вот единственный отклик, который рождается в душе среднестатистического индивида при словах «хлорид натрия». Казалось бы, такой ответ вполне логичен: электроотрицательность у натрия и хлора очень разная, и потому натрий в соединении отдаст электрон, а хлор захочет его забрать. Какие тут могут быть комбинации, кроме банального NaCl?

Невозможное возможно, показывают открытые NaCl3 и его собратья. (Иллюстрация Artem R. Oganov.)


Но у уже знакомого вам Артёма Оганова из Стоуни-Брукского университета (США) всё равно возникла крамольная мысль: а не открыть ли тут чего-нибудь новенького? «Долгое время меня преследовала такая идея: когда учебник химии говорит, что определённое соединение невозможно, какой именно смысл вкладывается в это "невозможно"? — вопрошает г-н Оганов. — Потому что я, например, могу на компьютере поставить атомы в определённые позиции в определённых пропорциях, а затем посчитать нужную для этого энергию. "Невозможно" в действительности значит, что энергия, необходимая для создания таких соединений, должна быть высокой... Нельзя ли уменьшить её количество и сделать такие соединения стабильными?..»

Попробовав этот подход на практике и основываясь на созданных ими же методах моделирования новых соединений, химики отыскали несколько довольно нетривиальных сочетаний: NaCl3, NaCl7, Na3Cl2, Na2Cl и Na3Cl. «Эти соединения термодинамически стабильны, и, однажды сделанные, они могут существовать неопределённое время, — поясняет Вэйвэй Чжан (Weiwei Zhang), ведущий автор новой работы. — Классическая химия запрещает само их существование. Кроме того, классическая химия говорит, что атомы стремятся к выполнению правила октетов, когда при образовании молекул атомы удовлетворяют свою потребность в достижении 8-электронной валентной оболочки, подобной электронной конфигурации ближайшего благородного газа, с завершёнными электронными оболочками, делающими их очень стабильными. Что ж, это правило здесь не выполняется».

Мы вряд ли можем полностью разделить энтузиазм исследователя в отношении последнего утверждения: история показывает, что правило октета чуть сложнее, чем кажется, и иногда очень трудно сказать, нет ли у него второго дна. И тем не менее нельзя не заметить, что правило действительно не предусматривает стабильных соединений, полученных в этот раз на практике.

Да, для их образования пришлось приложить пару сотен тысяч атмосфер — но вопрос о том, где могут возникнуть такие условия, как раз не стоит. Напомним: в центре Земли давление достигает 3,6 млн атмосфер: выходит, тамошние процессы могут протекать с соединениями именно такой экзотичности. Наконец, названные формы хлорида натрия стабильны, то есть не склонны разрушаться со временем. Единожды затратив энергию на их создание, можно не беспокоиться о дальнейшем: они не исчезнут в одночасье, что в теории может позволить им существовать и после попадания в нормальные условия.

То же вещество в лаборатории (фото Alexander Goncharov).


Иными словами, планетологи, моделирующие процессы в земной мантии и ядре (а равно и те, что идут внутри других планет), вполне могут включать вещества, рассчитанные и созданные по новой методике, в свои гипотетические построения планетных «внутренностей».

Кроме того, не исключено, что подобные вещества могут оказаться интересными на практике. Так, Na3Cl, синтезированный группой г-на Оганова в лаборатории, имеет структуру повторяющихся пластин двумерного металла. По сути, это слои обычной поваренной соли, между которыми заключены пластинки чистого натрия, изолируемого, в свою очередь, поваренной солью от внешних воздействий и способного проводить электричество. Двумерные системы, которые могут проводить электрический ток, из-за своих необычных свойств в последнее время приобрели довольно большую популярность, и в принципе новый хлорид натрия в этом смысле может оказаться весьма интересен.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.

Подготовлено по материалам Стоуни-Брукского университета.

Источник - http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/himiya/10011005/

 

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