Исследованы свойства бесполезного красного кислорода
Учёные из двух независимых групп исследовали свойства твёрдого красного кислорода, образующегося при воздействии на этот газ очень высокого давления. Результаты оказались интересными и красивыми, хотя и совершенно бесполезными.
В газообразном состоянии кислород представляет собой молекулы, которые перемещаются в пространстве, сталкиваясь друг с другом. Однако при повышении давления молекулы теснее прижимаются друг к другу, и кислород превращается в бледно-голубую жидкость. А при достижении давления в 5,4 гигапаскаля (примерно в 52 тысячи раз выше атмосферного) - в твёрдое тело такого же цвета.
В 1979 году химики выяснили, что при дальнейшем повышении давления до 10 гигапаскалей твёрдый кислород становится красным. В ходе новых исследований учёные проводили анализ кристаллической решётки кислорода в этом состоянии с помощью рентгеновского излучения. Разница состояла, в первую очередь, в методе.
Если в первом эксперименте кристалл твёрдого кислорода положили на подложку из гелия (при таком давлении гелий стал мягким, "как масло"), то во втором выращенный кристалл размельчили в порошок.
Обе работы дали ошеломляющие результаты.
Обычно при повышении давления химические связи в твёрдом теле разрушаются, а вещество начинает вести себя так же, как и более тяжёлые элементы той же группы. Ожидалось, что атомы образуют группы по 8 штук, составив кольцо, - как это происходит, например, с атомами серы.
Вместо этого атомы организовались по восемь, но образовали не кольцо, а ромбоэдр - фигуру наподобие сплющенного куба; то есть получилась молекула, состоящая из восьми атомов - O8.
Такое неожиданное открытие должно заставить учёных пересмотреть прежние теоретические представления о кислороде в "сгущённом" состоянии.
Интересно, что твёрдый красный кислород не имеет совсем никакой практической ценности. К тому же он создаётся в микроскопических количествах и испаряется, едва давление снижается.
Не может он существовать и в природе: если бы и были возможны высокие давления, заставляющие кислород затвердеть, он всё равно бы быстро соединялся с другими веществами.
"Нет таких астрофизических или геофизических условий, при которых можно найти кислород в твёрдой фазе. Это возможно только в лаборатории", - сказал Поль Лубейр (Paul Loubeyre) из французского Комитета по атомной энергии, принимавший участие в одном из этих исследований.
Если бы кислород мог сохранять структуру кристаллической решётки после снижения давления, он был бы очень полезен, например, при производстве ракетного топлива, полагает Макмэхон.
Добавим, что в данном случае особенный интерес для науки представляет не столько сам красный кислород, сколько методы, которые дали возможность выяснить структуру этого вещества в твёрдой фазе при столь высоком давлении.
|
