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Jul 21, 2023

Novo composto explosivo sintetizado de Strange World of High

Por Skoltech 21 de abril de 2022 Conceito de artista de animação de explosão. Pesquisadores da Skoltech, Carnegie Institution of Washington, Howard University, University of ChicagoFundada em 1890, a

Por Skoltech21 de abril de 2022

Conceito de artista de animação de explosão.

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"}]"> A Universidade de Chicago e o Instituto de Física do Estado Sólido da Academia Chinesa de Ciências sintetizaram o K2N6, um composto exótico que contém grupos N6 e contém quantidades explosivas de energia. Embora a equipe tenha tido que criar pressões de síntese várias vezes maiores do que seriam necessárias para tornar o material útil fora do laboratório como explosivo ou propelente de foguete, o experimento a ser publicado hoje (21 de abril de 2022) na Nature Chemistry nos leva um passo mais perto ao que seria tecnologicamente aplicável.

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"}]"> O átomo tem três elétrons desemparelhados ansiosos para formar ligações químicas, e combinar dois desses átomos em uma molécula de N2 na qual os átomos compartilham três pares de elétrons é de longe a maneira mais eficiente em termos de energia de coçar essa coceira. Isso significa que compostos com muitos átomos de nitrogênio envolvidos em outras ligações menos vantajosas energeticamente estão sempre à beira de uma reação explosiva que produz gás N2.

Microfotografias de amostras de azida de potássio aquecidas a laser a pressões de 500.000 atmosferas (esquerda) e 300.000 atmosferas (direita). As áreas brancas a azuis claras na parte externa são K1N3. No centro, o material se transformou em K2N6 na foto da esquerda e em um composto misterioso e pouco compreendido com a fórmula K3(N2)4 na direita. Crédito: Yu Wang et al./Nature Chemistry

O professor Artem R. Oganov da Skoltech, responsável pelos cálculos do estudo relatado nesta história, comenta: “Há muito tempo existe uma ideia de que o nitrogênio puro poderia ser o explosivo químico definitivo se sintetizado em uma forma que não contenha N2. moléculas. E, de facto, pesquisas anteriores mostraram que a pressões superiores a 1 milhão de atmosferas, o azoto forma estruturas onde quaisquer dois átomos adjacentes partilham apenas um par de eletrões, e não três.”

Embora esses cristais exóticos de nitrogênio certamente possam explodir, revertendo para o conhecido gás N2 de ligação tripla, sua síntese requer pressões muito altas para quaisquer aplicações práticas. Isto leva os investigadores a experimentar outros compostos ricos em azoto, como o obtido pela primeira vez no estudo publicado hoje, liderado por Alexander F. Goncharov, da Carnegie.

“O composto que sintetizamos se chama azida de potássio e tem fórmula K2N6. É um cristal criado a uma pressão de 450.000 atmosferas. Uma vez formada, pode persistir a cerca de metade dessa pressão”, afirma Alexander Goncharov, cientista da Carnegie Institution de Washington, onde a experiência foi realizada. “Nesse cristal, os átomos de nitrogênio se reúnem em hexágonos, onde a ligação entre cada dois nitrogênios adjacentes é intermediária entre uma ligação simples e uma ligação dupla. A estrutura do nosso composto consiste nestes hexágonos alternados com átomos de potássio individuais que estabilizam os ‘anéis’ de nitrogênio, que são a parte realmente interessante.”