Yeni sodyum klorür (sofra tuzu) yapıları kimyasal kuralları alt üst etti

Yüksek basınçlarda NaCl3 ve Na3Cl yapılarının kararlı olabileceğine ilişkin buluş, değişmez olarak düşünülen kimyasal prensipleri alt üst edecek seviyede. Bu görüşün sahibi olan Artem Oganov, ABD’deki New York Eyalet Üniversitesi’nde çalışıyor ve ekibi bu tahmini yaparak söz konusu ilginç biçimleri ortaya koymuş. Oganov, şöyle diyor: “Yük eşitliği ve oktet kuralı gibi esas kabul edilen kimya kuralları nispeten orta düzeyde basınçlarda ortadan kalkabiliyor”.  “Oluşan ve beklenmedik kimyasal özelliklere sahip hallerin, ortaya konması gereken pek çok alışılmadık özellikleri var”

Oganov’un ekibi, USPEX isimli bir bilgisayar kodu geliştirmiş ve böylece kimyasal bileşimden, herhangi bir basınç ve sıcaklık koşulunda kristal yapıları tahmin edebiliyor. Bu yazılımı kullanarak kimyanın kurallarına uymayan bileşikleri oluşturmuşlar ve bunların enerji açısından ne kadar alışılmadık olduğunu ölçmüşler. Oganov, şöyle diyor: “Basınç ve sıcaklık gibi dış koşulları değiştirerek enerjiler değişiyor ve oluşması mümkün olmayan bileşikler kararlı olabiliyor”.

Sofra tuzunun iyi bilinen 1:1 yük dengesi ve iyonik yapısı USPEX için bariz bir hedef olmuş. Olası yasaklı NaCl yapılarını gösteren öncül hesaplardan sonra, Oganov, Çin Tarım Üniversitesi’nden ziyaretçi Weiwei Zhang’a bu durumu araştırmasını istemiş. Birkaç ay sonra, Zhang’dan gelen sonuçlar, 250 GPa basınçlarda Na3Cl, Na2Cl, Na3Cl2, NaCl3 ve NaCl7 gibi yapıların teorik olarak kararlı olduğunu ve ilginç bağlanma ve elektronik özellikleri barındırdığını göstermiş.

Ancak bu basınç bölgesinin üzerinde NaCl de kararlıdır ve kendiliğinden diğer bileşiklere bozunmaz. Bunun yerine, araştırmacılar bu yapılara ulaşmanın yüksek sıcaklıklar ve aşırı Na veya Cl gerektirdiğini bulmuş.

Daha sonraki aylarda, Oganov’un arkadaşları elmas örs hücresinde (anvil cell olarak bilinir) tuzu ezmişler ve iki ince elmas yüzey arasında 10 – 80 GPa basınç uygulamışlar. X-ışını saçılması ve Raman spektroskopisi, aşırı klor varlığında bir laser uygulaması ile ısıtma sonucunda iki NaCl3 fazının oluştuğu görülmüş, bunlardan biri 18 GPa, diğeri de 54 GPa’da gözlenmiş. Aşırı sodyumla ısıtarak 20 GPa’ya kadar basınçlara inildiğinde kararlı olan Na3Cl yapısı elde edilmiş.

Çin’deki Jilin Üniversitesi’nde çalışan Yanming Ma, NaCl’nin yüksek basınçtaki yapısını çalışan biri olarak, yeni yapıları “ilginç” buluyor. Yanming Ma, şöyle diyor: “Bu çalışma, yüksek basıncın yeni malzemelerin sentezinde kuvvetli bir araç olduğunu gösteriyor, böylece normal basınçlarda öğrenmiş olduğumuz geleneksel bilgiler geçersiz oluyor”

Oganov, bu yöntemlerle üretilen ve ilginç özelliklere sahip bileşikleri bir patent belgesi haline getiriyor. Oganov, aynı zamanda böyle malzemeleri normal koşullar altında kararlılaştırmak, bunların davranışları için genel kurallar üretmek ve gezegenin oluşmasındaki rolünü düşünmeyi planlıyor. Oganov, sözlerini şöyle bitiriyor: “Gezegenlerin düşündüğümüz bileşiklerden yapılmamış olması mümkün”.

 

Kaynaklar

W Zhang et al, Science, 2013, DOI: 10.1126/science.1244989

Haber kaynağı: http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/12/new-sodium-chlorides-assault-chemical-rules

Kategoriler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap