Pred časom sem vam postregel z novico o odkriti super trdni modifikaciji Bora. Teoretično metodo za določitev strukture je razvil Dr. Oganov, ki je teoretik kristalografije na univerzi Stony Brook.

Tokrat podajam spet eno bolj zanimivo novico.

Mednarodna ekipa znanstvenikov, ki jo vodi prej omenjeni Dr. Oganov je odkrila oz. predvidela, da postane element Natrij v nasprotju z ostalimi elementi pri gromozanskem tlaku prozoren kot steklo.

Pri visokih tlakih namreč vsi materiali postanejo kovinski. Temu se reče metalizacija. Metalizacija vodika recimo se dogaja v središčih zvezd in planetov kjer so enormni pritiski in temperature, več milijonov atmosfer. Pri natriju pa se zgodi ravno obratno, ko tlak povečujemo postane najprej črn,  potem pri cca. 2*10^6 atmosfer postane rdeče prozoren, na koncu pri še višjem tlaku pa naj bi bil prozoren- kot steklo.

Profesor Ma, ki sodeluje z Dr. Oganovim, je najprej predvidel, da tvori Natrij neobičajne kristalne strukture in postane izolator pri visokih tlakih. Potem pa sta skupaj z Oganovom uspela dokazati, da pri visokem tlaku atomi Natrija, ki se prekrivajo, potisnejo njihove zunanje elektrone v prostore med atomi.

V teh “luknjah” kažejo elektroni ekstremno lokalizirano obnašanje, ki je krivo za propad kovinskega stanja. Obnašati se začnejo kot “lažni atomi”, prav tako kot v elektridih kjer vlogo aniona igrajo lokalizirani elektroni.

Ogromen izziv pri vsem skupaj pa predstavlja doseganje tako visokih tlakov v Laboratoriju. Ampak jim je uspelo, dejansko so dosegli tako ogromen tlak in na mirkogramskih vzorcih uspeli eksperimentalno potrditi predpostavke o spremembi natrija iz kovinske v prozorno snov.

Na levi Natrij pri tlaku pod 1,5 Mbar, pri tlaku 1,5 Mbar, na sredini, postane črn, ter pri tlaku 1,9 Mbar postane rdeč-prozoren, na desni. Pri 3 Mbar pa naj bi postal stekleno prozoren.

Vir tukaj ali pa tukaj

Pretekli torek smo na predavanjih obravnavali 17. skupino periodnega sistema, tj. halogene (Fluor, Klor, Brom, Jod ter Astat).

Ena izmed reakcij, ki so jo praktično pokazali je rekakcija Natrija z Klorom. Vizualno zelo zanimiva reakcija.

Enačba reakcije je taka 2Na+Cl2—>2NaCl

Pred izvedbo samega eksperimenta je profesorica vprašala, če ima kdo fotoaparat, da bi naredil fotografijo za v učbenik, ki ga pripravljajo.  Izbran sem bil jaz oz. sem se skoraj javil, ki se mi zdi kot edini redno nosim sabo prav fotoaparat. Pa še spomnila se me je od lani, ko sem snemal eksperimente.

Ker nisem hotel tvegati da zeznem poiskus, sem na fotoaparatu nastavil kar continuosus shooting in sem tako posnel čez 100 slik od začetka do konca eksperikenta. Moram reči d aje zelo dobo uspelo.

Vseh slik žal ne morem dat, bom jih pa dal ene par, za predstavo.

Natrij damo v stekleno cev z trebuhom na sredi, ne spomnim se kako se strokovneje reče tej steklovini, ter nato spodaj segrevamo, da se Natrij stali. Ob enem pa začnemo uvajati še klor.

Po nekaj minutnem segrevanju začneta Klor in Narij reagirati, pri tem pa pri reakciji nastaja značilna oranžna svetloba.

Ko se reakcija začne segrevanje ni več potrebno, saj se vzdržuje sama.

Svetloba je najprej rahla toda kaj hitro se močno razvije in ob najmočnejši jakosti je taka

Svetloba je tako močna nekaj trenutkov, potem pa začne hitro pojemati in kmalu popolnoma ugasne.

DODANO:

Moram se nekam spihat, mi leži na duši.

Zadnji torek, 10-ega, sem pisal izpit iz anorganske kemije, da je vse skupaj še malo lepše sem pisal 10 pik

No izpita nisem naredil, ampak se na srečo niti nisem kaj dosti sekiral. Do danes, ko sem bil pri očetu in sem dobil idejo, da bi pa morda lahko malo pregledal kako in kaj je z nalogami, ki so bile na izpitu in so se mi zdele težke.

No, NISO težke samo jaz sem glup, oz. se ne spomnim stvari takrat kot bi bilo treba in bi se zaradi tega najraje razpočil od jeze nad samim sabo.

Če grem malo pokomentirat naloge, ki sem jih, ali bolje rečeno nisem znal.

.Končni sklep je, da ravno butast nisem, ampak pozabljam pa stvari takrat, ko nebi bilo treba. Sila frustrirajoča zadeva. Poleg tega pa opažam da ima profesorica zelo rada komplekse, saj sta bili kar dve nalogi iz njih in skoraj vedno je tako, da je najmanj ena naloga iz njih. Pa ravno kompleksov ne obožujem preveč.

Read the rest of this entry »

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.

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.