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Jul 21, 2023

이상한 세계에서 합성된 새로운 폭발성 화합물

By Skoltech2022년 4월 21일 폭발 애니메이션 아티스트의 컨셉. Skoltech, 워싱턴 카네기 연구소, 하워드 대학, 시카고 대학의 연구원1890년에 설립된

By Skoltech2022년 4월 21일

폭발 애니메이션 아티스트의 컨셉.

Researchers from Skoltech, Carnegie Institution of Washington, Howard University, the University of ChicagoFounded in 1890, the University of Chicago (UChicago, U of C, or Chicago) is a private research university in Chicago, Illinois. Located on a 217-acre campus in Chicago's Hyde Park neighborhood, near Lake Michigan, the school holds top-ten positions in various national and international rankings. UChicago is also well known for its professional schools: Pritzker School of Medicine, Booth School of Business, Law School, School of Social Service Administration, Harris School of Public Policy Studies, Divinity School and the Graham School of Continuing Liberal and Professional Studies, and Pritzker School of Molecular Engineering." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> 시카고 대학과 중국과학원 고체물리연구소는 N6 그룹을 포함하고 폭발적인 양의 에너지를 담고 있는 이국적인 화합물인 K2N6을 합성했습니다. 연구팀은 물질을 실험실 밖에서 폭발물이나 로켓 추진제로 유용하게 만드는 데 필요한 것보다 몇 배 더 높은 합성 압력을 생성해야 했지만, 오늘(2022년 4월 21일) Nature Chemistry에 발표될 실험은 우리를 한 걸음 더 가까이 다가가게 해줍니다. 기술적으로 적용 가능한 것에 대해.

Nitrogen is at the heart of most chemical explosives, from TNT to gunpowder. The reason for this is that a nitrogen atomAn atom is the smallest component of an element. It is made up of protons and neutrons within the nucleus, and electrons circling the nucleus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> 원자에는 화학 결합을 형성하기 위해 가려워하는 3개의 짝을 이루지 않은 전자가 있으며, 원자가 3개의 전자쌍을 공유하는 N2 분자에 이러한 원자 2개를 결합하는 것이 가려움증을 긁는 가장 에너지 효율적인 방법입니다. 이는 에너지적으로 덜 유리한 다른 결합에 결합된 많은 질소 원자를 가진 화합물이 항상 N2 가스를 생성하는 폭발 반응 직전에 있다는 것을 의미합니다.

500,000기압(왼쪽)과 300,000기압(오른쪽)의 압력에서 레이저 가열된 아지화칼륨 샘플의 현미경 사진. 바깥쪽의 흰색에서 연한 파란색 부분은 K1N3입니다. 중앙을 향해 물질은 왼쪽 사진에서 K2N6으로 변했고, 오른쪽 사진에서는 공식 K3(N2)4를 사용하여 신비하고 잘 이해되지 않는 화합물로 변했습니다. 출처: Yu Wang et al./Nature Chemistry

이 기사에 보고된 연구의 계산을 담당한 Skoltech의 Artem R. Oganov 교수는 다음과 같이 말합니다. “순수한 질소가 N2가 포함되지 않은 형태로 합성되면 궁극적인 화학적 폭발물이 될 수 있다는 생각이 오랫동안 존재해 왔습니다. 분자. 실제로 이전 연구에 따르면 100만 기압이 넘는 압력에서 질소는 인접한 두 원자가 3개가 아닌 1개의 전자쌍만 공유하는 구조를 형성합니다."

이러한 이국적인 질소 결정은 확실히 폭발하여 친숙한 삼중 결합 N2 가스로 되돌아갈 수 있지만, 이를 합성하려면 실제 적용하기에는 너무 높은 압력이 필요합니다. 이로 인해 연구자들은 Carnegie의 Alexander F. Goncharov가 이끄는 오늘 발표된 연구에서 처음으로 얻은 것과 같은 다른 질소가 풍부한 화합물을 실험하게 되었습니다.

“우리가 합성한 화합물은 아지드화칼륨이라고 불리며 화학식은 K2N6입니다. 45만 기압의 압력에서 생성된 결정체입니다. 일단 형성되면 그 압력의 절반 정도에서 지속될 수 있습니다.”라고 실험이 진행된 워싱턴 카네기 연구소의 연구원인 알렉산더 곤차로프(Alexander Goncharov)는 말합니다. “그 결정에서 질소 원자는 육각형으로 조립되며, 인접한 두 질소 사이의 결합은 단일 결합과 이중 결합의 중간입니다. 우리 화합물의 구조는 정말 흥미로운 부분인 질소 '고리'를 안정화하는 개별 칼륨 원자와 교대로 나타나는 육각형으로 구성되어 있습니다.”