Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Американо-российские и европейские химики превратили обычную поваренную соль в химически "невозможное" соединение, молекулы которого организованы в экзотические структуры из разного числа атомов натрия и хлора, сжав небольшую порцию соли до давления в 200 тысяч атмосфер.
"Классическая химия не допускает существования таких молекул. По ее постулатам, все атомы подчиняются правилу октета — стремлению заполнить электронами всю внешнюю электронную оболочку для окислителей или потерять их для восстановителей, что их соединения стабильными. В данном случае это правило не исполняется", — заявил Вэйвэй Чжан из университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук (США).
Чжан и его коллеги под руководством Артема Оганова из Московского физико-технологического института (МФТИ) выяснили, что поваренная соль может "нарушать" один из фундаментальных принципов химии, изучая структуру кусочков соли, сжатых до 200 тысяч атмосфер при помощи алмазной наковальни в германском синхротронном центре DESY.
Группа Оганова испытывала работу нового источника рентгеновского излучения PETRA III, который позволяет изучать структуру веществ внутри подобных наковален. Ученые взяли простую поваренную соль и начали сжимать ее, наблюдая за изменениями в структуре кристаллической решетки при росте давления.
Когда ученые достигли отметки в 200 тысяч атмосфер, их ожидал сюрприз — однообразные кубические кристаллы соли из равного числа атомов хлора и натрия распались и превратились в экзотические молекулы — Na3Cl, NaCl3, Na7Cl и даже Na3Cl2. Как пояснил Оганов, все эти соединения не существуют в природе и не должны существовать, так как они нарушают сразу несколько фундаментальных принципов химии — в том числе правила зарядового баланса и октета, а также ионности связей и электроотрицательности.
"Эти соединения не несут никакой практической значимости и распадаются при нормальном давлении через пару минут. Тем не менее, мы открыли новый пласт химии и мы уверены, что нам удастся создать новые материалы с уникальным применением", — добавил Оганов.
По его словам, авторский коллектив уже подал заявку на патент на создание аналогичных "невозможных" веществ, которые будут обладать интересными электронными и оптическими свойствами. Кроме того, ученые планируют искать подобные соединения в недрах планет и звезд, где их существование может объяснить часть из тех физических процессов, которые мы не можем понять сегодня.