N2 Единственная известная нейтральная и стабильная структурная форма (аллотроп) азота. Синтез нейтрального N3 и н4 Ранее сообщалось о них, но их не удалось выделить из-за чрезвычайной нестабильности. Исследователям удалось синтезировать гексазот (N) при комнатной температуре.6), новый нейтральный аллотроп азота, который они смогли захватить в аргоновых матрицах при 10 К. Синтез N6 Было подтверждено спектроскопически, и было продемонстрировано, что новый аллотроп является стабильным. Реакция разложения была экзотермической с выделением большого количества энергии, что предполагает возможность его применения в качестве технологии хранения энергии при условии соблюдения температур жидкого азота. Тем не менее, получение нового стабильного нейтрального аллотропа азота является важным достижением в химии.
Аллотропы — это различные структурные формы элемента, возникающие в результате различных способов соединения атомов одного и того же элемента. Они обладают различными свойствами, зависящими от их структуры, и являются нейтральными по заряду, существуя в нерадикальных формах. Например, алмаз, графит и графен являются нейтральными, стабильными аллотропами углерода. Как и O2 И O3 (озон) аллотропы кислорода.
А как насчёт нейтральных, стабильных структурных форм азота? Старый добрый N2 Единственный известный стабильный аллотроп азота. Два других нейтральных аллотропа N3 и н4 были зарегистрированы ранее в 1956 и 2002 годах соответственно, но их не удалось изолировать из-за крайней нестабильности.
Химики успешно синтезировали C2h-симметричный гексазот (C2h-N6) при комнатной температуре. [C2h Симметрия — распространённая форма симметрии, наблюдаемая в химическом мире. AC2h-симметричная молекула имеет двойную ось вращения (C2) и горизонтальную плоскость зеркала (σh)].
Гексазотоген (N6), новый нейтральный аллотроп азота был синтезирован при комнатной температуре посредством газофазной реакции хлора (Cl2) или брома (Br2) с азидом серебра (AgN3) при пониженном давлении. После этого проводилось криогенное улавливание в аргоновых матрицах при температуре 10 Кельвинов. Исследователям также удалось получить гексазот в чистом виде в виде плёнки при температуре 77 Кельвинов (температура кипения жидкого азота).
Гексазотоген (N6), приготовленный таким образом в лабораторных условиях, был охарактеризован спектроскопически и продемонстрирован как стабильный.
При разложении гексазот (N6) распадается на три N2 Молекулы. Реакция экзотермическая, с выделением 185.2 ккал на моль энергии, что в 2.2 и 1.9 раза превышает энергию, выделяющуюся при разложении тротила и октогена по массе. В связи с таким большим выделением энергии при разложении гексазот (N6) может быть перспективным чистым материалом для хранения энергии, однако это потребует хранения гексазота при температуре жидкого азота ниже 77 К, что может оказаться неподходящим для технологии хранения энергии.
Несмотря на возможность будущего применения, получение при комнатной температуре этой новой нейтральной молекулярной аллотропной формы азота, которую можно было бы удерживать в криогенных условиях, является значительным достижением в области химии.
Ссылки:
- Цянь, В., Мардюков, А. и Шрайнер, П.Р. Приготовление нейтрального аллотропа азота гексазота C2h-N6 . Природа 642, 356–360 (2025). Опубликовано: 11 июня 2025 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09032-9
, a new neutral allotrope of nitrogen which they could trap in argon matrices at 10K. The synthesis of N6 was confirmed spectroscopically and the new allotrope was demonstrated to be stable.){kind=link}