Kazetové bomby v medzinárodnom práve. Kazetová munícia: čo to je a aký je problém? Kazetová munícia v modernom svete
Vedcom sa podarilo získať a zaregistrovať lítium-héliovú molekulu LiHe. Je to jedna z najkrehkejších známych molekúl. A jeho veľkosť je viac ako desaťkrát väčšia ako veľkosť molekúl vody.
Ako je známe, neutrálne atómy a molekuly môžu medzi sebou vytvárať viac či menej stabilné väzby tromi spôsobmi. Po prvé, prostredníctvom kovalentných väzieb, kde dva atómy zdieľajú jeden alebo viac spoločných párov elektrónov. Kovalentné väzby sú najsilnejšie z týchto troch. Charakteristická energia ich prasknutia sa zvyčajne rovná niekoľkým elektrónvoltom.
Znateľne slabšie ako kovalentné vodíkové väzby. Ide o príťažlivosť, ktorá sa vyskytuje medzi viazaným atómom vodíka a elektronegatívnym atómom inej molekuly (zvyčajne kyslíka alebo dusíka, menej často fluóru). Napriek tomu, že energia vodíkových väzieb je stokrát menšia ako energia kovalentných väzieb, do značnej miery určujú fyzikálne vlastnosti vody a tiež sa hrať Dôležitá rola v organickom svete.
A napokon najslabšia je takzvaná van der Waalsova interakcia. Niekedy sa nazýva aj rozptýlený. Vzniká ako výsledok dipólovo-dipólovej interakcie dvoch atómov alebo molekúl. V tomto prípade môžu byť dipóly buď pôvodne vlastné molekulám (napríklad voda má dipólový moment), alebo môžu byť indukované v dôsledku interakcie.
Charakteristická energia van der Waalsovej väzby je v jednotkách kelvinov (vyššie uvedený elektrónvolt zodpovedá približne 10 000 kelvinom). Najslabšia van der Waalsova väzba je medzi dvoma indukovanými dipólmi. Ak existujú dva nepolárne atómy, potom v dôsledku tepelného pohybu má každý z nich určitý náhodne oscilujúci dipólový moment (zdá sa, že elektrónový obal sa trochu chveje vzhľadom na jadro). Tieto momenty sa navzájom ovplyvňujú a v dôsledku toho majú prednostne také orientácie, že sa dva atómy začnú navzájom priťahovať.
Najinertnejší zo všetkých atómov je hélium. Nevytvára kovalentné väzby so žiadnym iným atómom. Zároveň je hodnota jeho polarizovateľnosti veľmi malá, to znamená, že je pre neho ťažké vytvárať rozptýlené väzby. Je tu však jedna dôležitá okolnosť. Elektróny v atóme hélia sú tak silne viazané jadrom, že sa môže bez obáv z odpudivých síl dostať veľmi blízko k iným atómom - až do vzdialenosti rádovo polomeru tohto atómu. Disperzné sily rastú so zmenšujúcou sa vzdialenosťou medzi atómami veľmi rýchlo – nepriamo úmerné šiestej mocnine vzdialenosti!
Tu sa zrodila myšlienka: ak priblížite dva atómy hélia k sebe, stále medzi nimi vznikne krehké van der Waalsovo puto. To sa skutočne podarilo v polovici 90. rokov 20. storočia, hoci si to vyžadovalo značné úsilie. Energia takejto väzby je iba 1 mK a molekula He 2 bola detegovaná v malých množstvách v podchladených héliových prúdoch.
Navyše vlastnosti molekuly He2 sú v mnohých smeroch jedinečné a nezvyčajné. Napríklad jeho veľkosť je... asi 5 nm! Pre porovnanie, veľkosť molekuly vody je asi 0,1 nm. V tomto prípade sa minimálna potenciálna energia molekuly hélia vyskytuje v oveľa menšej vzdialenosti - asi 0,2 nm - avšak najviacčasu - asi 80% - atómy hélia v molekule strávia v tunelovom režime, teda v oblasti, kde sa v rámci klasickej mechaniky nedali lokalizovať.
Ďalším najväčším atómom po héliu je lítium, takže po získaní molekuly hélia bolo prirodzené študovať možnosť fixácie väzby medzi héliom a lítiom. A napokon sa to aj vedcom podarilo. Lítium-héliová molekula LiHe má vyššiu väzbovú energiu ako hélium-hélium - 34±36 mK a vzdialenosť medzi atómami je naopak menšia - asi 2,9 nm. Avšak aj v tejto molekule sú atómy väčšinu času v klasicky zakázaných stavoch pod energetickou bariérou. Je zaujímavé, že potenciálny vrt pre molekulu LiHe je taký malý, že môže existovať iba v jednom vibračnom energetickom stave, čo je vlastne rozštiepenie dubletu v dôsledku rotácie atómu 7 Li. Jeho rotačná konštanta je taká vysoká (asi 40 mK), že excitácia rotačného spektra vedie k deštrukcii molekuly.
Brett Esry/Kansas State University
Zatiaľ získané výsledky sú zaujímavé len zo zásadného hľadiska. Už teraz sú však predmetom záujmu príbuzných vedných odborov. Héliové zhluky mnohých častíc sa teda môžu stať nástrojom na štúdium retardačných účinkov v Casimirovom vákuu. Štúdium interakcie hélium-hélium je dôležité aj pre kvantovú chémiu, ktorá by mohla otestovať svoje modely na tomto systéme. A samozrejme, niet pochýb o tom, že vedci prídu s ďalšími zaujímavými a dôležitými aplikáciami pre také extravagantné objekty, akými sú molekuly He 2 a LiHe.
Ruskí a zahraniční chemici tvrdia, že existuje možnosť existencie dvoch stabilných zlúčenín „najxenofóbnejšieho“ prvku - hélia, a experimentálne potvrdili existenciu jednej z nich - helidu sodného, podľa článku publikovaného v časopise Nature Chemistry.
"Táto štúdia ukazuje, ako možno pomocou najnovších teoretických a experimentálnych metód objaviť úplne neočakávané javy. Naša práca opäť ilustruje, ako málo v súčasnosti vieme o účinkoch extrémnych podmienkach o chémii a úloha takýchto javov v procesoch vo vnútri planét musí byť ešte vysvetlená,“ hovorí Artem Oganov, profesor na Skoltech a Moscow Phystech v Dolgoprudnom.
Tajomstvo vzácnych plynov
Prvotná hmota vesmíru, ktorá vznikla niekoľko stoviek miliónov rokov po Veľkom tresku, pozostávala iba z troch prvkov – vodíka, hélia a stopových množstiev lítia. Hélium je stále tretím najbežnejším prvkom vo vesmíre, no na Zemi sa nachádza vo veľmi malom množstve a zásoby hélia na planéte neustále klesajú kvôli tomu, že sa vyparuje do vesmíru.
Charakteristickým znakom hélia a ďalších prvkov ôsmej skupiny periodickej tabuľky, ktoré vedci nazývajú „ušľachtilé plyny“, je, že sú mimoriadne neochotné – v prípade xenónu a iných ťažkých prvkov – alebo v zásade ako neón, nie sú schopní vstúpiť chemické reakcie. Existuje len niekoľko desiatok zlúčenín xenónu a kryptónu s fluórom, kyslíkom a inými silnými oxidačnými činidlami, žiadne zlúčeniny neónu a jedna zlúčenina hélia, ktoré boli experimentálne objavené v roku 1925.
Táto zlúčenina, kombinácia protónu a hélia, nie je pravou chemickou zlúčeninou v presnom zmysle slova - hélium sa v tomto prípade nezúčastňuje na tvorbe chemických väzieb, hoci ovplyvňuje správanie atómov vodíka zbavených elektrón. Ako chemici predtým predpokladali, „molekuly“ tejto látky sa mali nachádzať v medzihviezdnom médiu, ale za posledných 90 rokov ich astronómovia neobjavili. Možný dôvod Je to preto, že tento ión je extrémne nestabilný a pri kontakte s takmer akoukoľvek inou molekulou sa ničí.
Artem Oganov a jeho tím sa pýtali, či zlúčeniny hélia môžu existovať v exotických podmienkach, o ktorých pozemskí chemici len zriedka premýšľajú - v extrémoch vysoké tlaky a teploty. Oganov a jeho kolegovia študujú takúto „exotickú“ chémiu už pomerne dlho a dokonca vyvinuli špeciálny algoritmus na hľadanie látok, ktoré existujú v takýchto podmienkach. S jeho pomocou zistili, že v hlbinách plynových obrov a niektorých iných planét môže existovať exotická kyselina ortokarbonová, „nemožné“ verzie obyčajnej kuchynskej soli a množstvo ďalších zlúčenín, ktoré „porušujú“ zákony klasickej chémie.
Pomocou rovnakého systému USPEX, ruskí a zahraniční vedci zistili, že pri ultravysokých tlakoch prevyšujúcich atmosférický tlak 150 tisíc a miliónkrát existujú dve stabilné zlúčeniny hélia - oxygelid sodný a helid sodný. Prvá zlúčenina pozostáva z dvoch atómov sodíka a jedného atómu hélia a druhá pozostáva z kyslíka, hélia a dvoch atómov sodíka.
Atóm na diamantovej nákove
Oba tlaky sa dajú ľahko získať pomocou moderných diamantových nákov, čo urobili Oganovovi kolegovia pod vedením ďalšieho Rusa Alexandra Gončarova z Geofyzikálneho laboratória vo Washingtone. Jeho experimenty ukázali, že helid sodíka vzniká pri tlaku približne 1,1 milióna atmosfér a zostáva stabilný až do najmenej 10 miliónov atmosfér.
Je zaujímavé, že helid sodný má podobnú štruktúru a vlastnosti ako fluórové soli, „sused“ hélia v periodickej tabuľke. Každý atóm hélia v tejto „soli“ je obklopený ôsmimi atómami sodíka, podobne ako štruktúra fluoridu vápenatého alebo akejkoľvek inej soli kyseliny fluorovodíkovej. Elektróny v Na2He sú „priťahované“ k atómom tak silno, že táto zlúčenina je na rozdiel od sodíka izolantom. Vedci nazývajú takéto štruktúry iónové kryštály, pretože elektróny v nich zohrávajú úlohu a miesto záporne nabitých iónov.
"Zlúčenina, ktorú sme objavili, je dosť nezvyčajná: hoci sa atómy hélia priamo nezúčastňujú na chemickej väzbe, ich prítomnosť zásadne mení chemické interakcie medzi atómami sodíka, podporuje silnú lokalizáciu valenčných elektrónov, čo robí výsledný materiál izolantom," vysvetľuje Xiao Dong. z univerzity Nankan v Tianjine (Čína).
Ďalšia zlúčenina, Na2HeO, sa ukázala ako stabilná v rozsahu tlaku od 0,15 do 1,1 milióna atmosfér. Látka je tiež iónový kryštál a má štruktúru podobnú Na2He, iba úlohu negatívne nabitých iónov v nich nehrajú elektróny, ale atómy kyslíka.
Je zaujímavé, že všetky ostatné alkalické kovy, ktoré majú vyššiu reaktivitu, sú oveľa menej ochotné vytvárať zlúčeniny s héliom pri tlakoch nie viac ako 10 miliónov krát vyšších ako je atmosférický tlak.
Oganov a jeho kolegovia to pripisujú skutočnosti, že dráhy, po ktorých sa pohybujú elektróny v atómoch draslíka, rubídia a cézia nápadným spôsobom meniť so zvyšujúcim sa tlakom, čo sa pri sodíku z doposiaľ nejasných príčin nedeje. Vedci sa domnievajú, že helid sodný a ďalšie podobné látky možno nájsť v jadrách niektorých planét, bielych trpaslíkov a iných hviezd.
MOSKVA 6. februára - RIA Novosti. Ruskí a zahraniční chemici tvrdia, že existuje možnosť existencie dvoch stabilných zlúčenín „najxenofóbnejšieho“ prvku - hélia, a experimentálne potvrdili existenciu jednej z nich - helidu sodného, podľa článku publikovaného v časopise Nature Chemistry.
"Táto štúdia ukazuje, ako možno pomocou najnovších teoretických a experimentálnych metód objaviť úplne neočakávané javy. Naša práca opäť ilustruje, ako málo v súčasnosti vieme o vplyve extrémnych podmienok na chémiu a úloha takýchto javov v procesoch na planétach zostáva byť vysvetlené,“ hovorí Artem Oganov, profesor na Skoltech a Moscow Phystech v Dolgoprudnom.
Tajomstvo vzácnych plynov
Prvotná hmota vesmíru, ktorá vznikla niekoľko stoviek miliónov rokov po Veľkom tresku, pozostávala iba z troch prvkov – vodíka, hélia a stopových množstiev lítia. Hélium je stále tretím najbežnejším prvkom vo vesmíre, no na Zemi sa nachádza vo veľmi malom množstve a zásoby hélia na planéte neustále klesajú kvôli tomu, že sa vyparuje do vesmíru.
Charakteristickým rysom hélia a ďalších prvkov ôsmej skupiny periodickej tabuľky, ktoré vedci nazývajú „ušľachtilé plyny“, je to, že sú mimoriadne neochotné - v prípade xenónu a iných ťažkých prvkov - alebo v zásade ako neón, nie sú schopné vstúpiť do chemických reakcií. Existuje len niekoľko desiatok zlúčenín xenónu a kryptónu s fluórom, kyslíkom a inými silnými oxidačnými činidlami, žiadne zlúčeniny neónu a jedna zlúčenina hélia, ktoré boli experimentálne objavené v roku 1925.
Táto zlúčenina, kombinácia protónu a hélia, nie je pravou chemickou zlúčeninou v presnom zmysle slova - hélium sa v tomto prípade nezúčastňuje na tvorbe chemických väzieb, hoci ovplyvňuje správanie atómov vodíka zbavených elektrón. Ako chemici predtým predpokladali, „molekuly“ tejto látky sa mali nachádzať v medzihviezdnom médiu, ale za posledných 90 rokov ich astronómovia neobjavili. Možným dôvodom je to, že tento ión je extrémne nestabilný a pri kontakte s takmer akoukoľvek inou molekulou sa ničí.
Artem Oganov a jeho tím sa zaujímali o to, či zlúčeniny hélia môžu existovať v exotických podmienkach, o ktorých pozemskí chemici len zriedka myslia - pri ultravysokých tlakoch a teplotách. Oganov a jeho kolegovia študujú takúto „exotickú“ chémiu už pomerne dlho a dokonca vyvinuli špeciálny algoritmus na hľadanie látok, ktoré existujú v takýchto podmienkach. S jeho pomocou zistili, že v hlbinách plynových obrov a niektorých iných planét môže existovať exotická kyselina ortokarbonová, „nemožné“ verzie obyčajnej kuchynskej soli a množstvo ďalších zlúčenín, ktoré „porušujú“ zákony klasickej chémie.
Pomocou rovnakého systému USPEX, ruskí a zahraniční vedci zistili, že pri ultravysokých tlakoch prevyšujúcich atmosférický tlak 150 tisíc a miliónkrát existujú dve stabilné zlúčeniny hélia - helid sodný a oxygelid sodný. Prvá zlúčenina pozostáva z dvoch atómov sodíka a jedného atómu hélia a druhá pozostáva z kyslíka, hélia a dvoch atómov sodíka.
Ultravysoký tlak spôsobil, že soľ „porušila“ pravidlá chémieAmericko-ruskí a európski chemici premenili obyčajnú kuchynskú soľ na chemicky „nemožnú“ zlúčeninu, ktorej molekuly sú organizované do exotických štruktúr vyrobených z rôzne čísla atómy sodíka a chlóru.Atóm na diamantovej nákove
Oba tlaky sa dajú ľahko získať pomocou moderných diamantových nákov, čo urobili Oganovovi kolegovia pod vedením ďalšieho Rusa Alexandra Gončarova z Geofyzikálneho laboratória vo Washingtone. Jeho experimenty ukázali, že helid sodíka vzniká pri tlaku približne 1,1 milióna atmosfér a zostáva stabilný až do najmenej 10 miliónov atmosfér.
Je zaujímavé, že helid sodný má podobnú štruktúru a vlastnosti ako fluórové soli, „sused“ hélia v periodickej tabuľke. Každý atóm hélia v tejto „soli“ je obklopený ôsmimi atómami sodíka, podobne ako štruktúra fluoridu vápenatého alebo akejkoľvek inej soli kyseliny fluorovodíkovej. Elektróny v Na2He sú „priťahované“ k atómom tak silno, že táto zlúčenina je na rozdiel od sodíka izolantom. Vedci nazývajú takéto štruktúry iónové kryštály, pretože elektróny v nich zohrávajú úlohu a miesto záporne nabitých iónov.
"Zlúčenina, ktorú sme objavili, je dosť nezvyčajná: hoci sa atómy hélia priamo nezúčastňujú na chemickej väzbe, ich prítomnosť zásadne mení chemické interakcie medzi atómami sodíka, podporuje silnú lokalizáciu valenčných elektrónov, čo robí výsledný materiál izolantom," vysvetľuje Xiao Dong. z univerzity Nankan v Tianjine (Čína).
Ďalšia zlúčenina, Na2HeO, sa ukázala ako stabilná v rozsahu tlaku od 0,15 do 1,1 milióna atmosfér. Látka je tiež iónový kryštál a má štruktúru podobnú Na2He, iba úlohu negatívne nabitých iónov v nich nehrajú elektróny, ale atómy kyslíka.
Je zaujímavé, že všetky ostatné alkalické kovy, ktoré majú vyššiu reaktivitu, sú oveľa menej ochotné vytvárať zlúčeniny s héliom pri tlakoch nie viac ako 10 miliónov krát vyšších ako je atmosférický tlak.
Oganov a jeho kolegovia to pripisujú skutočnosti, že dráhy, po ktorých sa pohybujú elektróny v atómoch draslíka, rubídia a cézia, sa z doposiaľ nejasných príčin citeľne menia, čo sa pri sodíki nestáva. Vedci sa domnievajú, že helid sodný a ďalšie podobné látky možno nájsť v jadrách niektorých planét, bielych trpaslíkov a iných hviezd.