N2 азоттың бейтарап және тұрақты құрылымдық түрі (аллотропы) ғана белгілі. Бейтарап N синтезі3 және N4 бұрын хабарланған, бірақ төтенше тұрақсыздыққа байланысты оқшауланбаған. Қазір зерттеушілер гексанитрогенді бөлме температурасында синтездеуде табысқа жетті (Н6), азоттың жаңа бейтарап аллотропы, олар 10К-де аргон матрицаларында ұстай алады. Н синтезі6 спектроскопиялық жолмен расталды және жаңа аллотроптың тұрақты екендігі көрсетілді. Ыдырау реакциясы экзотермиялық болды, бұл сұйық азот температурасын талап ететін жағдайда энергияны сақтау технологиясы ретінде қолдану мүмкіндігін болжайтын үлкен көлемдегі энергия бөлінді. Осыған қарамастан, азоттың жаңа тұрақты, бейтарап аллотропын алу химиядағы маңызды жаңалық болып табылады.
Аллотроптар - бір элемент атомдарының әртүрлі байланысу тәсілдерінің нәтижесінде пайда болатын элементтің әртүрлі құрылымдық формалары. Олардың құрылымы бойынша әртүрлі қасиеттері бар және радикалды емес формаларда бар зарядсыз. Мысалы, алмаз, графит және Граф көміртектің бейтарап, тұрақты аллотроптары болып табылады. О2 және О3 (озон) оттегінің аллотроптары.
Азоттың бейтарап, тұрақты құрылымдық формалары туралы не деуге болады? Жақсы қарт Н2 азоттың тұрақты аллотропы ғана белгілі. Басқа екі бейтарап аллотроп Н3 және N4 тиісінше 1956 және 2002 жылдары бұрын хабарланған, бірақ төтенше тұрақсыздыққа байланысты оқшауланбаған.
Химиктер С-ны сәтті синтездеді2h-симметриялық гексанитроген (C2h-N6) бөлме температурасында. [C2h симметрия - химиялық әлемде байқалатын симметрияның кең таралған түрі. AC2h-симметриялы молекуланың екі еселі айналу осі (С2) және көлденең айна жазықтығы (σh)] болады.
Гексанитроген (Н6), азоттың жаңа бейтарап аллотропы төмендетілген қысымда хлордың (Cl2) немесе бромның (Br2) күміс азидімен (AgN3) газ-фазалық реакциясы арқылы бөлме температурасында синтезделді. Осыдан кейін 10 Кельвиндегі аргон матрицаларында криогенді ұстау жүргізілді. Зерттеушілер сонымен қатар 77 Кельвинде (сұйық азоттың қайнау температурасы) пленка ретінде гексанитрогенді таза түрде дайындай алды.
Гексанитроген (Н6) осылайша зертханада дайындалған спектроскопиялық сипатталды және тұрақтылығы көрсетілді.
Ыдырауда гексанитроген (Н6) үш N-ге бөлінеді2 молекулалар. Реакция экзотермиялық болып табылады, бір моль энергияға 185.2 ккал бөлінуімен, салмағы бойынша тротил мен HMX ыдырауы кезінде бөлінетін энергиядан 2.2 және 1.9 есе жоғары. Ыдырау кезінде энергияның көп бөлінуіне байланысты гексанитроген (Н6) перспективті таза энергия сақтау материалы болуы мүмкін, бірақ ол гексанитрогенді сұйық азот температурасында 77К төмен ұстауды талап етеді, бұл энергия сақтау технологиясы үшін жақсы нәтиже бермеуі мүмкін.
Кез келген болашақ қолданбаға қарамастан, криогендік ортада ұсталуы мүмкін азоттың осы жаңа бейтарап молекулалық аллотропын бөлме температурасында дайындау химиядағы маңызды жаңалық болып табылады.
***
Әдебиеттер тізімі:
- Цянь, В., Мардюков, А. және Шрайнер, PR Бейтарап азот аллотропын гексанитрогенді дайындау C2сағ-N6. табиғат 642, 356–360 (2025). Жарияланған күні: 11 маусым 2025 ж. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09032-9
***
, a new neutral allotrope of nitrogen which they could trap in argon matrices at 10K. The synthesis of N6 was confirmed spectroscopically and the new allotrope was demonstrated to be stable.){kind=link}