A kémia szabályai nincsenek kőbe vésve – ‘Tilos formában’ a konyhasó

sóA közönséges konyhasóval nagy nyomáson végzett kísérlet új kémiai vegyületeket eredményezett, olyanokat, amilyenek a kézikönyvek szerint nem léteznek. A kutatás új utat nyit a kémia univerzális értelmezéséhez, mondják a nemzetközi kutatócsoport vezetői, Artyom Oganov professzor (Stony Brook University, New York) és Alexander Goncsarov (Carnegie Institution).

A konyhasó vagy nátriumklorid egyike a legtöbbször tanulmányozott, legjobban ismert vegyületeknek. Összetétele egyszerű: egy nátrium – Na – atom és egy klór – Cl – atom alkotja. Kocka alakban kristályosodik és nagyon stabil. Legalábbis a környezetben uralkodó feltételek között.

A két elemnek más vegyülete nem képzelhető el a klasszikus kémia szabályai szerint. A nátriumnak van egy plusz elektronja, míg a soklórnak hiányzik egy, tehát a nátrium átad egy elektront a klórnak. Így a két atom erős ionos kötést alkot.

De amikor a tudósok a konyhasót nagy nyomásnak tették ki (200 000 atmoszféra és még nagyobb), és hozzáadtak még egy adag nátriumot vagy klórt, létrejött a ’tilos’ vegyület, az Na3Cl vagy az NaCl3.

„Nem feltételeztük, hogy ez fog történni, mert az ilyen vegyületek teljesen más kémiai kötést igényelnek, ami magasabb energiaszintet követel meg, márpedig a természet a legalacsonyabb energiaszintet favorizálja” – magyarázza Dr. Zuzana Konôpková, társszerző. De Oganov csapata kiszámította, hogy ez fog történni, mielőtt a különleges vegyületek az extrém feltételek között létrejöttek volna – és stabilak maradtak volna.

„Megjósoltuk és megcsináltuk a furcsa vegyületeket, amelyek megszegik a kémiai kézikönyv szabályait: NaCl3, NaCl7, Na3Cl2, Na2Cl, Na3Cl” – mondja Dr. Weiwei Zhang, a tanulmány vezető szerzője. „Ezek a vegyületek termodinamikailag stabilak, és fenn is maradnak akármeddig. A klasszikus kémia szerint a létük is lehetetlenség. A klasszikus kémia szerint az elemek nyernek vagy veszítenek elektront a hozzájuk legközelebbi nemesgáz konfigurációja szerint,  míg tele nem lesz a külső elektronhéj. Ez teszi őket nagyon stabillá. Nos, ezt a szabályt a mi vegyületeink nem elégítik ki.”

A kísérletek szélesebb utat nyitnak a kémia előtt.

„Úgy gondolom, munkánk forradalmasítani fogja a kémiát” – jelentette ki Oganov. „Ha egy szerényebb közepes nyomást alkalmazunk, 200 000 atmoszférát – összehasonlításképpen, a Föld középpontjában a nyomás 3,6 millió atmoszféra – sok minden tárgytalanná válik, ami a könyvekben le van írva.”

A kémiakönyvek azt veszik alapul, amit környezeti feltételnek hívunk.

„Itt, a Föld felszínén az általunk alkalmazott környezetet nevezhetjük különlegesnek,  de az univerzum egészét tekintve inkább specifikus ez a környezet.” Ami ’tilosnak’ számít földi környezetben, lehetségessé válik extrémebb környezetben.

„A lehetetlen többnyire azt jelenti, hogy nagy energia kell hozzá. A kémia szabályai nem matematikai teorémák, amiket nem szabad megszegni. A kémia szabályait meg lehet szegni, itt a lehetetlen azt jelenti, hogy relatíve lehetetlen. Csak meg kell találni hozzá a feltételeket” – mondta Oganov.

 A felfedezésnek új gyakorlati alkalmazása is lehet.„Új anyagokat csinálhatunk, különleges tulajdonságokkal.” Az Oganov-féle vegyületek között vannak kétdimenziós fémek, amelyek vezetik az elektromosságot.

„Az egyik ezek közül az anyagok közül – az Na3Cl – lenyűgöző struktúrájú.  NaCl rétegekből és színtiszta nátriumrétegekből áll. Az NaCl rétegek szigetelőanyagként funkcionálnak, míg a tiszta nátrium vezeti az elektromosságot. A kétdimenziós rendszerek elektromos vezetőképessége nagy érdeklődést keltett.”

Forrás: fuggetlen.hu