Niezwykłe odkrycie naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego
Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego i Cornell University przeprowadzili badania nad fluorkiem ksenonu, jednym z najprostszych gazów szlachetnych. Wyniki przeszły ich oczekiwania, okazuje się, że pod ciśnieniem dwóch milionów atmosfer związek powinien przekształcić się w kryształ jonowy.
Przez ponad sześć dekad od ich odkrycia pod koniec XIX wieku gazy szlachetne (hel, neon, argon, krypton, ksenon
oraz radon) były uznawane za niezdolne do tworzenia związków chemicznych. Pogląd ten został obalony w 1962
roku w wyniku pierwszej syntezy związku zawierającego ksenon. Jednym z najbardziej trwałych połączeń tego
pierwiastka jest jego dwufluorek (XeF2), związek rzadki lecz znajdujący praktyczne zastosowanie przy produkcji
mikroukładów krzemowych.
Dominik Kurzydłowski oraz dr. hab. Wojciech Grochala z Uniwersytetu Warszawskiego przeprowadzili razem z
Roaldem Hoffmannem z Cornell University symulację komputerową, podczas której XeF2 został poddany ciśnieniu
dwóch milionów atmosfer (200 GPa). Bezpośrednią motywacją ich badań była weryfikacja wcześniejszych
wysokociśnieniowych danych eksperymentalnych, które zostały opublikowane w lipcu 2010 roku w czasopiśmie
Nature Chemistry przez naukowców z Washington State University.
W tym nowatorskim eksperymencie dwufluorek ksenonu był stopniowo ściskany do ciśnień rzędu miliona atmosfer.
Zebrane dane wskazywały, iż struktura tego związku podlega znacznym zmianom podczas tego procesu.
„Przedstawione struktury nie były do końca przekonywujące z chemicznego punktu widzenia” – mówi Roald
Hoffmann.
Symulacje komputerowe, dużo tańsze i łatwiejsze do przeprowadzenia niż skomplikowany wysokociśnieniowy
eksperyment, wskazywały, iż eksperymentaliści mogli popełnić błąd podczas interpretacji otrzymanych przez nich
danych.
„Poprzez dokładne porównanie naszych wyników oraz danych pochodzących z eksperymentu byliśmy w
stanie wskazać, gdzie może tkwić ten błąd” – wyjaśnia Dominik Kurzydłowski, doktorant Wojciecha Grochali, i dodaje
– „ ale najciekawsze wyniki otrzymaliśmy symulując zachowanie XeF2 pod ciśnieniem przeszło dwa razy większym niż
to otrzymane w eksperymencie”
Okazało się, iż w takich warunkach dwufluorek ksenonu tworzy kryształ
zbudowany z kationów XeF+ oraz anionów F–. „Pod ciśnieniem
atmosferycznym XeF2 jest liniową molekuła zawierającą dwa wiązania
kowalencyjne Xe–F. Nasze wyniki wskazują, iż jeśli tylko ścisnąć ten
związek wystarczająco mocno musi on „poświęcić” jedno z tych wiązań, i
zastąpić je wiązaniem jonowym. W ten sposób atomy mogą się lepiej
upakować a co za tym idzie obniżyć swoją energię.” – mówi Grochala.
Taka nietypowa przemiana nigdy dotąd nie była opisana dla związku gazu
szlachetnego. „Wszystko to pokazuje, jak bardzo wysokociśnieniowa
chemia różni się od tej, którą znamy pod ciśnieniem atmosferycznym” –
podsumowuje Hoffmann.
Źródło: uw.edu.pl
ostatnia zmiana: 2016-09-02
poleca:
