Химики из Германии синтезировали азот в форме шестиатомных молекул N6 из азида серебра. Полученное вещество ученые заморозили в твердой аргоновой матрице и охарактеризовали с помощью ИК-спектроскопии и введения изотопных меток. Не считая диазот N2, это первый относительно стабильный аллотроп азота, пишут ученые в Nature.
Аллотропные модификации, то есть, разные формы одного и того же простого вещества, известны для многих элементов. Больше всего аллотропных модификаций у углерода: алмаз, графит, нанотрубки, фуллерен, графен — все они построены из атомов углерода, по-разному связанных между собой. А для азота известна только одна стабильная модификация — диазот N2. Некоторые аллотропы азота, например радикал N3, ученые детектировали в газовой фазе с помощью спектроскопии. Но все они настолько не стабильны, что получить их в чистом виде невозможно.
Теперь химики под руководством Петера Шрайнера (Peter R. Schreiner) из Гисенского университета имени Юстуса Либиха синтезировали и охарактеризовали гексаазот. Их расчеты показывали, что линейная молекула N6 достаточно стабильна. И они решили получить ее из азида серебра AgN3 и азида хлора ClN3.
Эксперимент ученые проводили так: они пропускали газообразный хлор через кварцевую трубку с азидом серебра. При этом образовывался азид хлора, который, предположительно, в той же трубке реагировал с азидом серебра. Выходящую из трубки смесь газов ученые конденсировали на матрице из твердого аргона при температуре около 10 кельвин.
В ИК-спектрах полученной смеси веществ химики обнаружили сигналы нового вещества, которые исчезали при облучении матрицы фиолетовым светом. Ученые предположили, что в их реакции действительно образовался гексаазот, и поэтому сравнили полученные спектры с расчетными спектрами линейного гексаазота. Оказалось, что они хорошо совпадают. Ту же спектральную картину ученые наблюдали, когда конденсировали смесь газов при 77 кельвинах — температуре кипения жидкого азота.
Далее, чтобы подтвердить результаты своих экспериментов, ученые взяли для реакции меченый одним изотопом 15N азид серебра. В этом случае они наблюдали в ИК-спектре три группы сигналов. Эти группы, как утверждают исследователи, соответствовали молекулам N6 с разным распределением двух изотопов 15N в молекуле: 15NNN15NNN, 15NNNN15NN, и 15NNNNN15N.
Так химики получили и охарактеризовали гексаазот. Он оказался стабильным при температуре в 77 кельвин. Как показали проведенные квантово-химические расчеты, время полураспада гексаазота при температуре 77 кельвин составляет около 130 лет. А при комнатной температуре — всего несколько десятков микросекунд.
Ранее мы рассказывали о том, как химики получили вещество с ароматическими шестичленными циклами из атомов азота в качестве анионов. А еще — о том, как химики якобы получили аллотроп углерода графин. Результаты этого исследования впоследствии опровергли, а статью отозвали.
