Ученые из МФТИ поняли истинную причину образования "запрещенных" солей

Среда, 10 февраля 2016 г.

Следите за нами в ВКонтакте, Телеграм'e и Twitter'e

Габриеле Салех, научный сотрудник МФТИ, и Артем Оганов, заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов в МФТИ и профессор Сколтеха, выяснили причину существования различных соединений, необычных для "школьной" химии. За их стабильность отвечает перестройка химических взаимодействий.
 
Ранее Оганов с коллегами экспериментально обнаружили несколько "запрещенных" соединений - Na3Cl, NaCl3, NaCl7 и даже Na3Cl2. Эти соединения устойчивы только при экстремальных давлениях (около 200 тысяч атмосфер) и распадаются в земных условиях. Однако понимание их природы - важная задача для планетологии.
 
В новой работе Оганов и Салех построили простую модель и сформулировали основные принципы стабильности "запрещенных" веществ. Дополнительно, учёные обновили фазовую диаграмму соединений Na и Cl: добавили новое соединение Na4Cl3 и две новые структуры Na3Cl. Исследования проводились с помощью алгоритма USPEX в сочетании с квантово-механическими расчетами.
 
Оказалось, что необычное соотношение атомов Na и Сl в "запрещенных" соединениях объясняется конкуренцией между двумя типами связей, на которую влияют внешние условия, в том числе давление. Первый тип это координационные взаимодействия - взаимодействия между соседними одинаковыми атомами, ответственные за структуру и свойства кристаллов (так, за свойства графита отвечают координационные взаимодействия атомов углерода). А второй тип - это ионные взаимодействия между атомами Na и Сl, которые становятся тем сильнее, чем больше ослабляются взаимодействия координационные.
 
В дополнение к объяснению стабильности субхлоридов натрия Салех и Оганов предположили, что на месте Na может быть любой щелочной металл, а на месте Сl - любой более тяжёлый галоген. В результате, модель позволяет исследовать свойства субгалогенидов щелочных металлов и предсказывать их стабильность. Так, учёные ещё предсказали стабильность соединений Li3Cl, Li3Br, Na3Br со структурой похожей на Na3Cl, а также K3Cl, K3Br c уникальной структурой, продиктованной особенностями электронного строения оболочек атома Br.
 
Компьютерный дизайн материалов - это новая и перспективная область материаловедения. Благодаря современным вычислительным возможностям и алгоритмам ученные могут предсказывать строения и свойства соединений, что значительно ускоряет и удешевляет процесс производства материалов будущего.
 
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.

Следите за нами в ВКонтакте, Телеграм'e и Twitter'e


Просмотров: 813
Рубрика: ТЭК


Архив новостей / Экспорт новостей

Ещё новости по теме:

RosInvest.Com не несет ответственности за опубликованные материалы и комментарии пользователей. Возрастной цензор 16+.

Ответственность за высказанные, размещённую информацию и оценки, в рамках проекта RosInvest.Com, лежит полностью на лицах опубликовавших эти материалы. Использование материалов, допускается со ссылкой на сайт RosInvest.Com.

Архивы новостей за: 2018, 2017, 2016, 2015, 2014, 2013, 2012, 2011, 2010, 2009, 2008, 2007, 2006, 2005, 2004, 2003