Полученный учеными “черный азот” позволил решить одну из загадок, скрывавшихся в периодической системе

Алмазная наковальня

Исследователям из Байройтского университета (Bayreuth University) удалось получить особую форму азота, так называемый “черный азот”. Несмотря на его название, это вещество полностью прозрачно, а его структура представляет собой условно “двумерный лист”, наподобие листов всем известного графена, и так же как графен, “черный азот” может быть использован в будущем в передовой электронике и других связанных с этим областях.

Напомним нашим читателям, что Периодическая система химических элементов (Таблица Менделеева) устроена в виде повторяющихся периодов, где в каждую колонку собраны элементы с подобным строением и подобными свойствами. Элементы в верхней части колонок имеют меньшее количество протонов и нейтронов в ядре атома, и, как следствие, меньший вес.

Будучи помещенными под высокое давление, элементы из верхних частей колонок периодической системы формируют структуры, называемые аллотропами. И аллотропы элементов из верхней части колонок во многом схожи с аллотропами элементов, находящихся на более низких позициях. Вокруг нас в природе существует множество известных нам аллотропов, к примеру, озон – это аллотроп кислорода, а графит и алмаз – это аллотропы углерода.

Но, как было принято считать ранее, азот имеет только один аллотроп – диазот (N2, dinitrogen), и не имеет других аллотропов, подобно другим элементам его группы. Эту особенность ученые давно считали странностью, и лишь недавно ученым удалось получить ранее неизвестный аллотроп азота, существование которого указывает на то, что азот не является исключением из правил.

Фрагмент периодической системы

“Черный азот” был получен в условиях экстремально высокой температуры и огромного давления. Небольшое количество этого вещества было заключено между плоскостями алмазных наковален, где создавалось давление около 1.4 миллиона атмосфер, а температура поднималась до отметки в 4 тысячи градусов Цельсия. В таких условиях из атомов азота сформировалась структура, которую ученым не доводилось видеть никогда прежде, но которая, тем не менее, выглядела очень и очень знакомой.

Когда ученые “посмотрели” на полученный материал при помощи рентгеновских лучей, они увидели, что из атомов азота сформировались прозрачные двумерные слои, атомы в которых упорядочены в зигзагообразном порядке. Этот материал, подобно графену, должен иметь высокую электрическую и тепловую проводимость, а его название, “черный азот”, было дано из-за многих общих черт с “черным фосфором”, одним из аллотропов фосфора.

“Проведенные нами последующие эксперименты и вычисления подтвердили сделанное нами открытие” – пишут исследователи, – “Это означает, что азот не является каким-то исключительным элементом, он полностью следует всем “золотым” правилам периодической системы, как и два ближайших к нему элемента, кислород и углерод”.

К сожалению, “черный азот” является нестабильным образованием, и он распадается при снижении температуры и давления. Все это делает невозможным его практическое применение. “Тем не менее, такая форма азота остается очень интересной с точки зрения материаловедения” – пишут исследователи, – “Это наглядная демонстрация того, что высокая температура и давление могут произвести материалы, о существовании которых мы даже не подозревали”.

https://www.dailytechinfo.org/news/10887-poluchennyy-uchenymi-chernyy-azot-pozvolil-reshit-odnu-iz-zagadok-skryvavshihsya-v-periodicheskoy-sisteme.html