Логин:   Пароль:  

Соцсети



Ещё в разделе
Опрос

Как вам наш ресурс ?

Отлично
Хорошо
Удов.
Плохо


Результаты
Все опросы

Партнёры

учить английский с носителем языка в Челябинске

Молекулы кислорода могут выдерживать очень высокое давление

Исследователи из Рурского университета (Бохум, Германия) при помощи компьютерного моделирования пришли к выводу, что у молекул кислорода при давлении 1,9 ТПа наблюдается стабильное состояние.
Автор: Роман Галиброда
Написал: Amro Дата: 2012-02-12 21:26
Исследователи из Рурского университета (Бохум, Германия) при помощи компьютерного моделирования пришли к выводу, что у молекул кислорода при давлении 1,9 ТПа наблюдается стабильное состояние. Созданное в компьютерной модели давление по своей величине превышает атмосферное более чем в 19 млн. раз. При увеличении давления на кислородные молекулы происходит их полимеризация.


Ученый-физик Джиан Сан, сотрудник кафедры теоретической химии, считает такое свойство кислорода довольно удивительным. Способность молекул кислорода выдерживать большое давление по сравнению с такими же простыми молекулами водорода или азота кажется невероятным. Интересным является поведение элементарных частиц кислорода и в плане изменения электрической проводимости: сначала она увеличивается, а, перед тем как начать возрастать, уменьшается.

Известно, что молекула кислорода содержит двойную химическую связь, удерживающую вместе оба атома. Молекула азота имеет тройную связь, то есть состоит из трех атомов. Логично предположить, что разрушить атом с двумя связями гораздо проще, поэтому теоретически полимеризация кислорода должна была бы происходить при меньшем давлении. Однако результаты опытов показали ученым совсем другую картину поведения частиц кислорода.

Природа кислородных молекул в конденсированной фазе несколько отличается. В этом состоянии молекулы находятся ближе дуг к другу, и, оказывается, что так они защищают себя от внешних посягательств гораздо лучше, чем даже молекулы азота. По словам Джиана Сана, важнейшим фактором устойчивости молекул является наличие неопределенных пар электронов, которые являются щитом и защищают молекулу кислорода от вмешательства соседних частиц.

Неопределенные пары электронов получили английское название Lone Pair, что в переводе на русский язык обозначает "одинаковые пары". Такая характеристика является не случайной, так как даже в обычном состоянии молекулярная орбиталь представляет собой вытянутый контур, для которого требуется больше свободного места, поэтому наблюдается выталкивание всех посторонних заместителей. Именно по этой причине молекула строение молекулы аммиака имеет пирамидальное, а не плоское, строение.

Каждый из атомов молекулы кислорода имеет по две неопределенные пары, в это же время азот имеет всего одну пару. В результате можно сделать вывод, что сила отталкивания между разными молекулами кислорода будет гораздо выше, поэтому и полимеризация происходит труднее. Не стоит, однако, забывать и о силе связи молекул - если связи представляются очень слабыми, то любые неопределенные пары не способны спасти молекулу от разрушения. В этом случае речь идет о двух факторах, влияющих на поведение кислорода, который находится под большим давлением, - неопределенных парах электронов, а также силе взаимодействия между атомами в пределах одной молекулы.


Структуры твёрдого кислорода: полупроводящие полимерные структуры (слева); зигзагообразные цепи (посередине); параллельные металлические слои (справа). Плотность заряда показана цветом.


При наличии высокого давления водород, монооксид углерода и азота полимеризуются в цепи и слои, а также образуют каркасные структуры. При этом проводимость этих газов увеличивается в соответствии с увеличением давления. В некоторых случаях степень проводимости может доходить до металлической.

Кислород же ведет себя иначе. Если условия окружающего пространства нормальные, то этот газ является изолятором. При повышении оказываемого на молекулы кислорода давления газ металлизируется и переходит в сверхпроводящее состояние. В случае продолжающегося увеличения давления структура кислорода становится полимерной, и вещество, таким образом, приобретает свойства полупроводника. Если давление продолжает расти, кислород снова переходит в металлизированное состояние, а его структура сразу превращается в зигзагообразные цепи, а затем приобретает металлические слои.

Стоит отметить, что явление полимеризации молекул при воздействии высокого давления довольно интересно с точки зрения науки, поскольку приоткрывает завесу тайны по поводу фундаментальных химических и физических геологических процессов, имеющих место в глубинах планет. Например, установлено, что давление в центре Юпитера составляет 7 ТПа. Также ученым удалось обнаружить, что полимерные молекулы азота и углекислого газа обладают высокими показателями энергоемкости и прочности.

Роман Галиброда



Похожие страницы :

Рейтинг:
Комментарии: (0)

Пока комментариев нет
2006-2015г. © Научно-Образовательный портал "Вся Физика"
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Вся Физика"
Страница создана за 0.039 секунды