Category: Znanost & Faks


Odkrita nova supertrdna faza Bora

Ekipa znanstvenikov, ki prihajajo iz vsega sveta je odkrila prvi ionski kristal sestavljen samo iz enega samega elemnta- bora. To je najtrdnejša in najbolj gosta znana faza tega elementa. Izkazalo se je, da je nova faza tudi ključna za razumevnaje faznega diagrama bora. Bor je edini element katerega fazni diagram je še nepoznan od njegovega odkritja pred 200 leti.

Če najprej malo splošno povem o boru.

Bor je element 2 periode in 3-je skupine (po novem  je to 13-ta skupina) periodnega sistema. Je nekovina. V naravi se ne pojavlja v čisti obliki, ampak le v spojinah. V laboratoriju pa lahko pripravmo kar nekaj različnih modfikacij. Za primer; z redukcijo borovega trioksida z magnezijem dobimo rjavi amorfni bor. Čisti kristaliziran bor, ki je črn, pa dobimo z redukcijo borovega trijodida z vodikom pri 1000ºC. Bor v kristačni obliki je tudi izjemno trd, 9 po Mohsovi lestvici (diamant ima največjo možno stopnjo, 10).  In sicer poznam 4 kristalne oblike, 2 romboedrični in 2 tetragonalni. Njih osnovne celice so za laika precej zapletene, saj lahko vsebujejo do 190 atomov.

Bor uporabljajo kot dopent (dopiranje) v polprevodniški industriji in v industriji lahkih materialov. Borove spojine pa imajo precejšnjo vlogo tudi v industriji čistilnih sredstev. Borovo spojino Boraks recimo uporabljajo pri izdelavi detergentov.

Bor je precej neraktiven elemnt, na zraku zgori v oksid šele pri 700ºC. Z žveplom in halogeni (fluor, klor, brom, jod) pa se spaja pri temperaturah med 400 do 700ºC. Z dušikom pa reagira šele pri 900ºC, pri čemer nastane borov nitrid.

Bor sta prvič neodvisno naredila leta 1808 Gay-Lussac v Parizu in Sir Huphrey Davy v Londonu. Žal pa ta Bor ni bil popolnoma čist, vseboval je le okoli 60-70% bora. Pozneje je nekaj čistejši bor pripravil H. Moissan, ki pa je vseeno vseboval samo 90% Bora. Leta 1909 je bil prvič pripravljen 99% Bor.

Ampak tukaj še ni konec, ker tudi tisti 1% nečistoč lahko vpliva na strukturo in lastnosti bora v precejšnji meri. Poznane so recimo spojine PuB₁₀₀.

“Takšna občutljivost na nečistoče je med elemnti neprimerljiva in zato je preučevanje tega elemnta kakor nekakšna nočna mora”, pravi Artem R. Oganov, vodja raziskovalne skupine namenjene na začetku.

Do danes je bilo objavljenih že 16 polimorfnih oblik Bora, ampak večina je najbrž stabiliziranih z nečistočami. Zgoraj sem omenil samo tiste modifikacije, ki so omenjene v našem učbeniku in ki jih moram znat na izpitu. Bor je edini elemnt katerega osnovno stanje (ground state v angleščini) ni eksperimentalno znano niti pri normalnih pogojih. Poleg mnogih anomalij najdenih pri boru naj bi se v zadnjem času tudi predvidevalo, da krši tretji zakon termodinamike (ki pravi, da je entropija(nered) katerega koli kristala pri absolutni ničli enaka nič, popolnoma urejena strukrua to pomeni) pri atmosferskem tlaku.

Obnašanje bora pri visokih tlakih pa ostaja še bolj skrivnostno.

Za tistega, ki ne ve točno kaj sem napisal, če naj bi Bor kršil tretji stavek termodinamike pomeni, da nejgov kristal pri absolutni ničli ni popolnoma urejen ampak so v njem še zmeraj nepravilnosti.

Sedanje raziskave segajo v leto 2004, ko sta raziskovalca Chen in Solozhenko nedovisno sintetizirala novo modifikacijo bora pri visokih temepraturah in tlaku nad 100 000 atmosfer. Struktura te nove modifikacije pa ni bilo mogoče rešiti zgolj z eksperimentalnimi podatki in je zahtevala novo teoretično metodo ki jo je razvil Dr. Oganov.

“Metoda je popolnoma teoretična in ne zahteva nikakršnih eksperimentalnih podatkov in temelji na ideji naravnega razvoja uporabljeni v iskanju najbolj stabilnih kristalnih struktur”, pravi Dr. Oganov. ” Računalnik ustavri desetine preizkusnih kristalnih struktur, katerih energije so evulirane iz kvantno-mehanskih izračunov. Najbolj ugodne strukture se potem kombinirajo in mutirajo dokler ni najdena najbolj stabilna struktura”

Dr. Gatti-eva (eden izmed članov raziskovalne ekipe) sofisticirana analiza je potrdila ionsko vez (bond ionicity) in Dr. Solozhenkovi(prav tako eden imez članov ekipe) nadlajni eksperimenti so pokazali da je nova modifikacija supertrdna. Kvantno mehanski izračuna kažejo izredno veliko stabilnostno območje, ki se razteza tja do 900 000 atmosfer. (tega si niti predstavljat ne znam :) )

Kako je lahko vez ionska. Učbeniki navajajo, da pride do ionskih vezi med elementi, ko imajo le ti različno velike elektronegativnosti. To potem takoj izključi čiste elemente kot možne ionske kristale. Saj so elektronegativnosti med posameznimi atomi istega elementa enake. Toda bor je “našel” presenetljivo rešitev tega problema. Njegova nova struktura vsebuje dva popolnoma različna nanoklastra, B12 ikozaeder (modro na sliki) in B2 dumbbells(nisem našel prevoda za to besedo. Oranžno na sliki).

Elektronski strukturi tih dveh klastrov sta zelo različni. Dejansko, odvisnost elektronskih lastnosti od velikosti klastra je zelo poznana in glavna ideja v nanotehnologiji. Elektronegativnosti B12 ikozaedra in B2 parov so različne in to povzroči prerazporeditev naboja in pojav delne ionske vezi v elementarni strukturi.

“Kar je prav tako presunljivo je tudi to, da  centri teh klastrov v novi strukturi zavzemajo enake položaje kot atomi v kristalu NaCl”, pravi Dr Oganov.

Glede na rezultate te raziskave Dr. Oganov in njegovi kolegi pedvidevajo še druge ionske oblike elementov in predpostavljajo več stabilnih ali metastabilnih možnosti.

Vir: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/01/090128215130.htm

Če kdo hoče si lahko prebere še kaj več  o boru na Wikipedii ali pa se pozanimajte v kaki knjižnici.

Odkrili spojine z Helijem?

Večina nas ve, da je helij plin, ki je lažji od zraka in ga zato polnijo v balone. Marsikdo tudi ve, da če vdihnemo helij le ta povzroči spremembo glasu pri govorjenju.

Koliko pa nas ve, da je Helij najlažji in najmanj rekativen izmed žlahtnih plinov? Najbrž ne vsi, toda zagotovo to vedo vsi kemiki.

Od njegovega odkritja pred 140 leti je veljalo, da ne obstajajo nikakršne spojine z helijem.

Toda ali se bo to spremenilo? Danes sem na Science Daily, na katerega sem naročen preko rss, zasledil zelo zanimivo novico.

Neki Poljski kemik iz Varšave je namreč izračunal, da bi lahko obstajali dve novi spojini z Helij-Kisik vezjo.

Že pred časom so baje (jaz zanju slišim danes prvič) predvideli spojini HeBeO ali HHeF2, ki pa ju žal niso mogli eksperimentalno potrditi, kot tudi ne nekaj drugih.

Dve novi spojini, ki ju predvidevajo sedaj in imata vez He-O pa sta CSFHeO in NMe4FHeO. In sta derivata metastabilinh [F-HeO] anionov. Slednji anion je prva teoretično predpostavila Univerza v Tajvanu leta 2005.

Sinteza naj bi potekala pri največ nekaj stopinj Kelvina. Dr. Grochala pravi, da bi se sinteza obeh spojin lahko začela z nenavadnima hipofluoritoma CSOF in NMe4OF vgrajenima v kapljice ultra hladnega tekočega Helija. Potem bi z laserjem vzbudili vez F-O in omogičili vključitev Helijevega atoma v vez in spektroskopsko opazovanje kratko živih molekul. Seveda je taka sinteza zahtevna, ampak saj konec koncev dela to kemijo zanimivo kajne? =)

Sam že komaj čakam na rezultate in upam, da jih ne bom zgrešil, ko jih objavijo. Zanimivo bi bilo videti in vedet, da lahko obstajajo tudi spojine z Helijem, pa čeprav pri takih ekstremnih pogojih in kratek čas.

Prav zaradi takih stvari imam rad znanost in kemijo še posebej, nikoli ne veš kaj vse je možno in kaj ne.

Še vir.

Filmčki o elemntih periodnega sistema

Nekaj sem danes (na dan ko je napisano, ne takrat ko boste prebrali, recimo čez 2 meseca :lol: ) brskal po youtube.com nakar naletim na The periodic tables videos kjer neki profesor kemije iz Univerze v Notthingamu opisuje posamezne lemente periodnega sistema. Večino elementov tudi pokažejo ( Ja tudi uran :) ), povedjo nekaj o njih, pri tistih reprezentativnih  pa tudi pokažejo kak eksperiment. Pri Li, Na in K, pa tudi Cs prikažejo recimo rekacijo z vodo. Povedo tudi kako zanimivost in tudi kako smešno izjavo da včasih profesor, ki precej spoinja na Einstaina zaradi frizure :lol:

Skratka zadeva je zelo zanimiva in poučna, sploh za kemike prvega letnika, ki v drugem semsetru obravnavamo lastnosti posameznih elmentov skupin.

Pa še link http://www.periodicvideos.com

Kliknite na posamezen elment in že lahko gledate filmček o njem.

Biodiesel in kemikov vrt

Že pred časom se, se nekaj igral doma z izdelavo biodiesla. Ampak ker sem uporabil etanol namesto metanola sem mislil da mi ni ratalo, saj nisem vedel koliko etanola moram dati.

Zato sem uporabil kar predpisano količino za metanol, ki pravi da moramo glede na olje dati 20 procentov metanola (volumsko) in dodal še nekaj presežka.

Dodati je treba tudi NaOH. Za vsak liter še svežega olja ga damo 3,5g.

Potem sem NaOH raztopil v etanolu. Medtem sem segrel olje na vodni kopeli in ko je bil ves NaOH raztoplejn, sem preprosto raztopina NaOH v EtOH vlil v vroče olje in nato mešal.

Po končanem mešanju sem to pustil pri miru nekaj dni in ker je vse skupaj stalo v kleti kjer je hladno se je vse skupaj strdilo v nekakšen žele, toda če sem segrel se je lepo utekočinilo nazaj.

Nekako nisem vedel ali mi je ratalo ali ne, zato sem vse skupaj pustil pri miru za kak mesec, do tega meseca. Pred kakim tednom ali dvema mogoče, pa sem se spravil ločiti glicerin, ki je bil prozoren in se ga je slabo videlo pomešanega z biodieslom ločiti od njega.

Zadevo sem segrel, toliko da je bilo tekoče vse skupaj, ter dal ohladiti v hladilnik, samo toliko da je glicerin začel želirati, nato sem to precedil. Dobil sem nekaj malo glicerina in pa Biodiesel.

Biodiesel je take rahlo rumene barve, poizkusil sem ga vžgati ampak mi ni ratalo. Poizkušal sem z mešanico etanola in biodiesla. Etanol se je vžgal takoj in začel segrevati biodiesel, ki pa je samo zavrel, vžgati se ni hotel.

Biodiesel sem tudi nekaj prečistil z stresanjem vode in malo kisline, da se je nevtraliziral. Ampak še vedno ga nebi šel dajat v usta, kot sem to videl, da je enkrat nekdo naredil, na Tv.

Včeraj sem si ga nekaj nalil v epruveto in jo zamašil in sedaj ga imam lepo na polici :D

Naredil pa sem tudi kemikov vrt. V epruveto sem dal nekaj FeCl3, CuSO4 in nekaj vzorca iz vaj analizne kemije ki je vseboval Cu(NO3)2 in NiCl2 in prilil kalijevo vodno steklo. Moram reči da najhitreje “raste” FeCl3, ki mu je ena “nitka” po nekaj minutah že segala od dna epruvete pa do površine vodnega stekla.

Slika ki jo vidite je narejena po kakšni uri, kjer je vse skupaj že bolj “razraščeno”

Uganka

Kdo ugane kaj je tole na sliki?

pa še nekaj namigov.

Reakcija ob nastanku te snovi je eksotermna.

Snov tvori mineral katerega začetnica je P

Tališče ima 1194°C

Na sliki je ne popolnoma zreagirano, ker reaktanti niso bili v ustreznem razmerju.

In še zadnji namig, ki bo najbrž marsikomu zelo pomagal. Ni zaželjeno, da ta snov v nekontroliranih razmerah pride v stik z kislino,ker se sprošča nek plin.

Pa veselo razmišljanje :)

Powered by WordPress | Theme: Motion by 85ideas.