Инертный газ ксенон образовал соединение с другими атомами при экстремальных температуре и давлении - Гранит науки - 2013-08-05

Как сообщила группа авторов в журнале Physical Review Letters, ксенон вступил в реакцию с водяным льдом при чрезвычайно высоких температурах и давлении, то есть при условиях, которые должны существовать в недрах планет Уран и Нептун. Данные рентгенолучевой дифракции и теоретические вычисления позволили определить кристаллическую структуру и состав полученного соединения, элементарная ячейка которого описывается химической формулой Xe4O12H12. Это открытие приближает планетологов к объяснению так называемого "парадокса пропавшего ксенона". Еще в начале 1970-х исследователи обратили внимание на странное отсутствие ксенона в земной атмосфере по сравнению с концентрациями других инертных газов. Они не досчитались почти 90% ожидаемого количества ксенона. В то же время ксенон присутствует в избытке в других местах Солнечной системы, например, в метеоритах. Это предполагает, что загадочно исчезнувший из атмосферы Земли ксенон может где-то скрыватсья на нашей же планете.

Множество теорий предполагали, что ксенон мог быть выброшен из нашей атмосферы в космическое пространство, или захвачен полярными ледяными шапками, или связан осадочными породами в глубоких океанических впадинах и, наконец, не исключено, что он находится в земном ядре. Будучи инертным, или, как его еще определяют, благородным газом, ксенон в нормальных условиях ни с чем реагировать не должен. Но на протяжении многих лет ученые пытались создать химическое соединение, содержащее ксенон, в условиях, сходных с условиями земных недр – это высокие температура и давление. В 2005 году Кристель Санлуп (Christel Sanloup) из Университета Пьера и Мари Кюри (Pierre and Marie Curie University) в Париже вместе с коллегами обнаружила, что этот газ в указанных условиях способен вытеснять и полностью заменять кремний в кварце. Впрочем, он и исчезал оттуда с легкостью. Другая группа ученых показала, что ксенон может связываться внутри кварца с кислородом, и тогда впервые был синтезирован диоксид ксенона (XeO2). Сейчас Санлуп, работая в Университете Эдинбурга (University of Edinburgh), с коллегами из Франции, Великобритании и США показала, что при давлении свыше 50 гигапаскалей и температуре в 1500 градусов по Кельвину (это свыше 1200 по Цельсию) ксенон вступает в реакцию с водяным льдом и образует Xe4O12H12. Ученые использовали ячейку с алмазными наковальнями, устройство, позволяющее сжать образец между двумя алмазными кристаллами ювелирной чистоты. Экстремальная температура достигается лазерным нагревом. Эксперименты проводились на европейском исследовательском ускорительном комплексе – источнике синхротронного излучения в Гренобле (ESRF), рентгеноструктурный анализ полученного соединения выполнил Станимир Бонев (Stanimir Bonev) в американской Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (Lawrence Livermore National Laboratory), подтвердив теоретическое предположение о том, что в отличие от предшествующих работ, в экспериментах Санлуп ксенон связывается не только с кислородом, но и с водородом. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества "Поиск".