N2 вядомая адзіная нейтральная і стабільная структурная форма (алатроп) азоту. Сінтэз нейтральнага N3 і N4 паведамлялася раней, але не змаглі быць вылучаны з-за надзвычайнай нестабільнасці. Цяпер даследчыкам удалося сінтэзаваць гексаазот (N6), новы нейтральны алатроп азоту, які яны змаглі захапіць у аргонавых матрыцах пры тэмпературы 10K. Сінтэз N6 была пацверджана спектраскапічна, і новы алатроп аказаўся стабільным. Рэакцыя раскладання была экзатэрмічнай з вызваленнем вялікай колькасці энергіі, што сведчыць аб яго магчымым ужыванні ў якасці тэхналогіі назапашвання энергіі пры ўмове наяўнасці тэмпературы вадкага азоту. Нягледзячы на гэта, атрыманне новага стабільнага, нейтральнага алатропа азоту з'яўляецца значным дасягненнем у хіміі.
Алатропы — гэта розныя структурныя формы элемента, якія ўзнікаюць у выніку рознага спосабу сувязі атамаў аднаго і таго ж элемента. Яны маюць розныя ўласцівасці ў залежнасці ад сваёй структуры і з'яўляюцца нейтральнымі па зараду, існуючы ў нерадыкальных формах. Напрыклад, алмаз, графіт і графен з'яўляюцца нейтральнымі, стабільнымі алатропамі вугляроду. Таксама і O2 і пра3 (азонавыя) алатропы кіслароду.
А як наконт нейтральных, стабільных структурных формаў азоту? Стары добры N2 вядомы адзіны стабільны алатроп азоту. Два іншыя нейтральныя алатропы N3 і N4 былі зарэгістраваны раней у 1956 і 2002 гадах адпаведна, але не змаглі быць вылучаны з-за надзвычайнай нестабільнасці.
Хімікі паспяхова сінтэзавалі C2h-сіметрычны гексаазот (C2h-N6) пры пакаёвай тэмпературы. [C2h сіметрыя — распаўсюджаная форма сіметрыі, якая назіраецца ў хімічным свеце. AC2h-сіметрычная малекула мае вось кручэння другога парадку (C2) і гарызантальную плоскасць люстранога адлюстравання (σh)].
Гексаазот (N6), новы нейтральны алатроп азоту быў сінтэзаваны пры пакаёвай тэмпературы шляхам газафазнай рэакцыі хлору (Cl2) або брому (Br2) з азідам срэбра (AgN3) пры паніжаным ціску. Затым адбылося крыягеннае ўлоўліванне ў аргонавых матрыцах пры тэмпературы 10 Кельвінаў. Даследчыкам таксама ўдалося атрымаць гексаазот у чыстым выглядзе ў выглядзе плёнкі пры тэмпературы 77 Кельвінаў (тэмпература кіпення вадкага азоту).
Гексаазот (N6), падрыхтаваны такім чынам у лабараторыі, быў спектраскапічна ахарактарызаваны і паказаў сваю стабільнасць.
Пры раскладанні гексанітроген (N6) разбіваецца на тры N2 малекул. Рэакцыя экзатэрмічная з вызваленнем 185.2 ккал на моль энергіі, што ў 2.2 і 1.9 раза вышэй за энергію, якая вызваляецца пры раскладанні трацілу і октагену па вазе. З-за такога вялікага вызвалення энергіі пры раскладанні гексаазот (N6) можа быць перспектыўным чыстым матэрыялам для захоўвання энергіі, аднак гэта запатрабуе падтрымання гексанітрогену пры тэмпературы вадкага азоту ніжэй за 77 К, што можа не вельмі добра спрацаваць для тэхналогіі захоўвання энергіі.
Нягледзячы на любое будучае прымяненне, падрыхтоўка пры пакаёвай тэмпературы гэтага новага нейтральнага малекулярнага алатропа азоту, які можна было б утрымліваць у крыягенных умовах, з'яўляецца значным дасягненнем у хіміі.
***
Спасылкі:
- Цянь, У., Мардзюкоў, А. і Шрайнер, П.Р. Атрыманне нейтральнага алатропа азоту гексанітрогена C2h-N6. Прырода 642, 356–360 (2025). Апублікавана: 11 чэрвеня 2025 г. 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}