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Jul 21, 2023

Nuovo composto esplosivo sintetizzato dallo strano mondo dell'alto

Di Skoltech21 aprile 2022 Concept dell'artista dell'animazione esplosiva. Ricercatori di Skoltech, Carnegie Institution di Washington, Howard University, Università di ChicagoFondata nel 1890, la

Da Skoltech21 aprile 2022

Concetto dell'artista dell'animazione di esplosione.

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"}]"> L'Università di Chicago e l'Istituto di fisica dello stato solido dell'Accademia cinese delle scienze hanno sintetizzato K2N6, un composto esotico contenente gruppi N6 e che racchiude quantità esplosive di energia. Mentre il team ha dovuto creare pressioni di sintesi molte volte superiori a quelle necessarie per rendere il materiale utilizzabile fuori dal laboratorio come esplosivo o propellente per razzi, l’esperimento che sarà pubblicato oggi (21 aprile 2022) su Nature Chemistry ci porta un passo avanti a ciò che sarebbe tecnologicamente applicabile.

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"}]"> un atomo ha tre elettroni spaiati che desiderano formare legami chimici, e combinare due di questi atomi in una molecola di N2 in cui gli atomi condividono tre coppie di elettroni è di gran lunga il modo più efficiente dal punto di vista energetico per togliersi quel prurito. Ciò significa che i composti con molti atomi di azoto impegnati in altri legami meno vantaggiosi dal punto di vista energetico sono sempre sull'orlo di una reazione esplosiva che produce gas N2.

Microfotografie di campioni di azide di potassio riscaldati al laser a pressioni di 500.000 atmosfere (a sinistra) e 300.000 atmosfere (a destra). Le aree dal bianco all'azzurro all'esterno sono K1N3. Verso il centro, il materiale si è trasformato in K2N6 nella foto a sinistra e in un composto misterioso e poco compreso con la formula K3(N2)4 a destra. Credito: Yu Wang et al./Chimica della Natura

Il professor Artem R. Oganov di Skoltech, responsabile dei calcoli nello studio riportato in questo articolo, commenta: “Esiste da molto tempo l’idea che l’azoto puro potrebbe essere l’esplosivo chimico definitivo se sintetizzato in una forma non contenente N2 molecole. E in effetti, ricerche precedenti hanno dimostrato che a pressioni di oltre 1 milione di atmosfere, l’azoto forma strutture in cui due atomi adiacenti condividono solo una coppia di elettroni, non tre”.

Anche se tali cristalli di azoto esotici potrebbero certamente esplodere, ritornando al familiare gas N2 a triplo legame, la loro sintesi richiede pressioni troppo elevate per qualsiasi applicazione pratica. Ciò porta i ricercatori a sperimentare altri composti ricchi di azoto, come quello ottenuto per la prima volta nello studio pubblicato oggi, guidato da Alexander F. Goncharov della Carnegie.

“Il composto che abbiamo sintetizzato si chiama azide di potassio e ha la formula K2N6. È un cristallo creato ad una pressione di 450.000 atmosfere. Una volta formato, può persistere a circa la metà di quella pressione”, afferma Alexander Goncharov, uno scienziato della Carnegie Institution di Washington, dove è stato condotto l’esperimento. “In quel cristallo, gli atomi di azoto si assemblano in esagoni, dove il legame tra ogni due azoti adiacenti è intermedio tra un legame singolo e un doppio legame. La struttura del nostro composto è costituita da questi esagoni alternati a singoli atomi di potassio che stabilizzano gli “anelli” di azoto, che sono la parte davvero interessante”.