Июн 13, 2022 | 11:00 / Интересная информация
Исследователи из Сколтеха, Института Карнеги, Университета Говарда, Чикагского университета и Института физики твёрдого тела Китайской АН впервые получили экзотическое соединение калия и азота K2N6 — оно содержит шестиатомные азотные кольца, таящие в себе взрывную энергию. Хотя синтез вещества потребовал в разы более высокого давления, чем достигается в промышленных условиях, опубликованное в Nature Chemistry исследование — это шаг на пути к новому пригодному в качестве взрывчатки или ракетного топлива соединению азота.
Азот — критически важный компонент почти любой взрывчатки, будь то тротил, динамит или порох. Это объясняется тем, что у каждого атома азота есть три неспаренных электрона и два таких атома чрезвычайно охотно образуют тройную связь друг с другом, то есть молекулу газа N2 с тремя общими электронными парами. Получается, что достаточно собрать побольше азота в соединении, где он участвует в любых иных связях, и взрывной потенциал обеспечен. Ведь атомы будут стремиться при первой доступной возможности перегруппироваться с выделением большого количества тепла и газа N2.
Графический абстракт статьи из Nature Chemistry
Профессор Сколтеха Артём Оганов, который занимался расчётами в работе по синтезу нового нитрида с шестерными азотными кольцами, рассказывает: «Люди давно задумались, что идеальной взрывчаткой был бы чистый азот, если только получить его в такой форме, которая не содержит молекул N2. В общем-то, это уже сделали наши предшественники, которые синтезировали при давлении 1 млн атмосфер такие формы азота, в которых у любых двух соседних атомов одна общая электронная пара, а не три».
Хотя такой твёрдой формой азота, несомненно, можно устроить взрыв, для её получения нужно столь экстремальное давление, что учёные продолжают экспериментировать с другими богатыми азотом соединениями, в число которых теперь вошёл и новый нитрид из опубликованного вчера исследования под руководством Александра Гончарова, научного сотрудника Института Карнеги, где проводился эксперимент.
Учёные отмечают, что новый материал не дотягивает до практических применений, поскольку необходимое для синтеза давление по-прежнему слишком высоко: хорошим результатом с точки зрения технологий было бы достижение отметки в 100 тыс. атмосфер. Тем не менее работа представляет собой шаг в правильном направлении и содержит интересные с точки зрения фундаментальной химии результаты.
