Неуловимая «черная» структура азота помогает решить химическую загадку этого элемента

Неуловимая структура азота помогает решить химическую загадку

Легкие химические элементы таблицы Менделеева, оказывающиеся под высоким давлением, обращают внимание на азот. В то время, когда кислород, бор и углерод способны изменять свою структуру в соответствии с определенной схемой, азот этого не делает, что считается аномалией. Последнее исследование показало ученым, что азот — вполне обычный элемент, которому всего лишь требуются условия экстремального давления, после чего он попадает в «волну» и ведет себя так же, как и другие легкие элементы.

Периодическая таблица Менделеева имеет особую упорядоченность, элементы расположены в порядке возрастания, объединяясь по семействам. Они не случайны, а состоят из элементов со схожими свойствами, повторяющимися через определенные интервалы.


В верхней части таблицы элементы имеют наименьшее количество протонов и меньшую массу. В некоторых семействах в процессе создания под давлением альтернативных физических форм аллотропов проявляются структурные свойства, сравнимые с тяжелыми элементами, когда избыточное давление не требуется. Аллотропы интересы нет, что они могут существовать в одном и том же состоянии. Озон и кислород - аллотропы в газообразном состоянии, бор тоже имеет аллотропы.

Все они следуют одному семейному образцу. Исследователи из Университета Байройта в Германии разработали новый метод измерения азота под высоким давлением. Они провели сжатие азота в алмазной наковальне, где давление было в 1,4 миллиона раз больше атмосферного, нагрев азот с помощью лазера до температуры в 3726 градусов.

Процесс выполнялся этапами, один из них — использование синхротронной монокристаллической дифракции рентгеновских лучей через ускоритель частиц. Это помогло изучить и идентифицировать материал, в котором он находился, и выполнить дополнительные спектроскопические измерения комбинационного рассеяния и расчеты теории функционала плотности.


Образованная кристаллическая структура азота оказалась для ученых новым открытием. Он не был структурно похож на элемент азота, но являлся аллотропом. К примеру, аллотроп фосфора называется черным фосфором, но также аллотропы мышьяка и сурьмы называются черным мышьяком и черной сурьмой.

Удивительно, но новая структура азота подошла под эти характеристики, хотя азот является исключительным элементом, но следует тому же золотому правилу периодической таблицы, что и углерод и кислород.