Исследованы свойства бесполезного красного кислорода

При давлении порядка 13–18 гигапаскалей кислород становится твёрдым веществом красного цвета. При этом его кристаллическая решётка принимает такой вид (иллюстрация Lars F. Lundegaard, Gunnar Weck, Malcolm I. McMahon, Serge Desgreniers, Paul Loubeyre).

Учёные из двух независимых групп — под руководством Малкольма Макмэхона (Malcolm McMahon) из университета Эдинбурга (University of Edinburgh) и во главе с Хироси Фуджихисой (Hiroshi Fujihisa) из Национального института промышленной науки и технологии (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) — исследовали свойства твёрдого красного кислорода, образующегося при воздействии на этот газ очень высокого давления. Результаты оказались интересными и красивыми, хотя и совершенно бесполезными.

В газообразном состоянии кислород представляет собой молекулы, которые перемещаются в пространстве, сталкиваясь друг с другом. Однако при повышении давления молекулы теснее прижимаются друг к другу, и кислород превращается в бледно-голубую жидкость. А при достижении давления в 5,4 гигапаскаля (примерно в 52 тысячи раз выше атмосферного) — в твёрдое тело такого же цвета.

В 1979 году химики выяснили, что при дальнейшем повышении давления до 10 гигапаскалей твёрдый кислород становится красным. В ходе новых исследований учёные проводили анализ кристаллической решётки кислорода в этом состоянии с помощью рентгеновского излучения. Разница состояла, в первую очередь, в методе.

Если в первом эксперименте кристалл твёрдого кислорода положили на подложку из гелия (при таком давлении гелий стал мягким, «как масло»), то во втором выращенный кристалл размельчили в порошок.

Обе работы дали ошеломляющие результаты.

Обычно при повышении давления химические связи в твёрдом теле разрушаются, а вещество начинает вести себя так же, как и более тяжёлые элементы той же группы. Ожидалось, что атомы образуют группы по 8 штук, составив кольцо, — как это происходит, например, с атомами серы.

Вместо этого атомы организовались по восемь, но образовали не кольцо, а ромбоэдр — фигуру наподобие сплющенного куба; то есть получилась молекула, состоящая из восьми атомов — O8.

Такое неожиданное открытие должно заставить учёных пересмотреть прежние теоретические представления о кислороде в «сгущённом» состоянии.

Интересно, что твёрдый красный кислород не имеет совсем никакой практической ценности. К тому же он создаётся в микроскопических количествах и испаряется, едва давление снижается.

Не может он существовать и в природе: если бы и были возможны высокие давления, заставляющие кислород затвердеть, он всё равно бы быстро соединялся с другими веществами.

«Нет таких астрофизических или геофизических условий, при которых можно найти кислород в твёрдой фазе. Это возможно только в лаборатории», — сказал Поль Лубейр (Paul Loubeyre) из французского Комитета по атомной энергии (Commissariat à l’Energie Atomique), принимавший участие в одном из этих исследований.

Если бы кислород мог сохранять структуру кристаллической решётки после снижения давления, он был бы очень полезен, например, при производстве ракетного топлива, полагает Макмэхон.

Добавим, что в данном случае особенный интерес для науки представляет не столько сам красный кислород, сколько методы, которые дали возможность выяснить структуру этого вещества в твёрдой фазе при столь высоком давлении.

Ещё читайте о смешанном экзотическом и о нанотрубочном состояниях воды, а также о состоянии вещества, называемом фермионным конденсатом.



Создан гибрид химического аккумулятора и конденсатора

14 сентября 2006

Разработан метод производства железа электролизом

31 августа 2006

Химики намерены поставить даймондоиды на поток

4 августа 2006

Нобелевский лауреат предлагает стрелять серой с воздушных шаров

28 июля 2006

Химики синтезировали основу пластмасс из растительного сырья

3 июля 2006
  • Врэж Багратуни  21 марта, 19:26
    Красный кристалический кислород в центре звёзд и пульсаров. :(...
    ОтветитьНравится