Почти все девушки ждут от парней цветы.
Найти бы уникальных, ждущих что-то
Ещё не бывшее из гениев мечты
Себе в подарок - например, азид азота [1],
Бориды ртути [2], аргона тетроксид [3],
Оксид девятивалентного иридия [4],
Бинарный рения гептагидрид [5],
Кто были б счастливы, живьём это увидя,
Ради кого б соревновались получить
Кристалл молекул циклоуглерода [6]
И неорганику, какая сможет жить [7],
Кубы, тетраэдры из атомов азота [8]!
Как было б здорово быть вдохновлённым той,
Кому не праздник мил с элитным алкоголем
И не лишь хатами да тачками крутой,
А мил охотник за магнитным монополем [9],
Искатель трижды очарованных частиц [10],
И совершенствующий квантовый компьютер [11],
Нашедший способ антивеществу храниться [12],
И термоядерных реакторов [13] конструктор!
Та всех милей, кто для того прекрасна, чтоб
Ради неё высший оксид открыли йода [14],
И создан был трансактинидный изотоп,
Способный жить недели, даже годы [15],
И был получен, наконец, клозо-борат
С дельтаэдром крупнее [16] икосаэдра [17],
Пернептунила трифторид [18] и тринитрат [19],
И элемента сто двадцать шестого ядра [20],
Ради кого сверхлёгкий соберут каркас
Из алюминия тетраэдров [21] и бора [22],
И завтра будет невозможное сейчас,
И на заказ соткут из атомов узоры [23]!
26 декабря 2017
Примечания:
[1] Азид азота - гипотетическое молекулярное вещество N(N3)3 с 10 атомами азота в молекуле. Теоретически предсказан и квантовохимически рассчитан, например, в работе: H. Harvey Michels, John A. Montgomery, Jr., Karl O. Christe, and David A. Dixon. Theoretical Prediction of the Structures and Stabilities of Azidamines. J. Phys. Chem. 1995, 99, 187-194. Ожидаемые способы получения: NX3 +3(CH3)3SiN3 = N(N3)3 + 3(CH3)3SiX; N(Si(CH3)3)3 + 3XN3 = N(N3)3 + 3(CH3)3SiX (X = F, Cl, Br). Энергетический барьер реакции распада достаточно высок, чтобы азид азота мог быть получен.
[2] Бориды ртути пока неизвестны. При нормальном давлении бор с ртутью не взаимодействует. Но соединения со связью бор-ртуть получены, из них соли аниона [B12(HgOOCF3)12]-2 отличаются тем, что борный кластер связан только со ртутью: Якушев А. Б., Сиваев И. Б., Солнцев К. А., Кузнецов Н. Т. Взаимодействие додекаборатов три- и тетраалкиламмония с бис-трифторацетатом ртути. Координационная химия, том 16, вып. 7, 1990, с. 867-873. Такие соли по известным реакциям симметризации ртутьорганических соединений типа RHgX = RHgR + HgX2 теоретически могут быть прямыми структурными предшественниками метастабильного борида ртути или его трехкомпонентных производных. Однако публикаций по заместительной химии этих солей, как и с их рентгеноструктурными определениями, до сих пор нет.
[3] Для тетроксид аргона ArO4 путем высокоточных тетраэдрических расчетов в ряде работ установлено, что он является локальным энергетическим минимумом - достаточно глубоким, чтобы он мог храниться, если будет получен. Roland Lindth, Wolfgang P. Kraemer, and Manfred Ka1mper. On the Thermodynamic Stability of ArO4. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 8295-8302. Однако его получению препятствует то, что эта молекула выше по энергии, чем совокупность образующих ее одиночных атомов: Тем не менее, придуман и тщательно рассчитан обходной путь получения этого вещества - бета-распад радиоактивного перхлорат-аниона: Matthew J. Timm, Cherif F. Matta. Primary retention following nuclear recoil in ;-decay: Proposed synthesis of a metastable rare gas oxide (38ArO4) from (38ClO4-) and the evolution of chemical bonding over the nuclear transmutation reaction path. Applied Radiation and Isotopes 94 (2014) 206-215. Ожидаемый выход тетроксида аргона при распаде этого изотопного перхлората около 1 процента.
[4] Автор предполагает возможность существования оксида девятивалентного иридия Ir2O9 (со строением молекулы, подобной известному изоэлектронному аниону Os2O9-2), поскольку для его ближайшего предшественника IrO4+1 опубликован высокоточный квантовохимический расчет устойчивости в газовой фазе и в предполагаемых солях: Daniel Himmel, Carsten Knapp, Michael Patzschke, and Sebastian Riedel. How Far Can We Go? Quantum-Chemical Investigations of Oxidation State +IX. ChenPhysChem 2010, 11, 865 - 869.
[5] Бинарный гептагидрид рения до сих пор не получен, хотя его трехкомпонентные аналоги с анионом (ReH9)-2 получены уже полвека назад. Есть публикации только по квантовохимическим расчетам молекулы ReH7.
[6] Молекулы циклоуглерода - карбиновые цепи, изогнутые до замыкания в кольца. Согласно квантовохимическим расчетам, такие циклические молекулы являются глобальными энергетическими минимумами для молекул менее чем из 20 атомов углерода, кроме самых маленьких, для которых циклу выгодно разорваться. Химически получен сквараин (1,2-C4(O)2)3(mu-CCCC)3, при термическом разложении которого с отщеплением CO промежуточно образуется такая кольцевая молекула C18, образование которой доказано связыванием ее в карбонильный комплекс кобальта с установленной структурой. Если эти молекулы химически не связать, они полимеризуются в аморфный углерод. А извлекать молекулы C18 в раствор или закаливать при низких температурах, видимо, никто еще не пробовал, или пока не достигнуто успехов, достойных публикации.
[7] Прогнозы важнейших принципов молекулярных основ неорганической жизни были в комментариях автора на научно-популярных интернет-ресурсах, и позже в разделе обсуждений в статье Артема Оганова с расчетным прогнозом устойчивости полимерных цепей азота при высоких давлениях в недрах планет-гигантов.
[8] Опубликованы квантовохимические расчеты тетраэдрических молекул N4 и кубических молекул N8, устойчивость которых повышена правилами запрета по орбитальной симметрии, тем не менее, в высоких приближениях энергетические барьеры распада этих молекул на обычный N2 оказываются достаточно невысокими, так что такие молекулы могут быть устойчивы только при низких температурах.
[9] Магнитный монополь, или монополь Дирака - давно предсказанная частица, существование которой даст объяснение закону сохранения электрического заряда. Ещё для таких частиц предсказано, что они могут быть катализаторами предсказанного многими суперсимметричными и суперструнными физическими теориями, но до сих пор не наблюдавшегося распада протона. Пока поиски магнитных монополей в космических лучах с помощью сверхпроводящих катушек были безуспешными.
[10] Трижды очарованная частица - барион из трех c-кварков с зарядом +2, и называется так потому, что c-кварк в общепринятой среди физиков терминологии называется очарованным кварком. Расчетная вероятность образования такой частицы в ускорительных столкновениях пучков частиц очень низка, поэтому до сих пор по ней не было экспериментальных публикаций, хотя ожидаемое время ее жизни порядка одной стомиллиардной доли секунды - высокое по меркам физики элементарных частиц.
[11] Квантовые созданы пока только на простейших образцах, с минимальным числом квантовых битов - кубитов, громоздки и еще недоступны для широкого применения. Мощные квантовые компьютеры сделают легко решаемыми задачи распознавания образов, используемые сейчас для отличения человека от машины в интернете, и задачи числового кодирования, вместе с тем, в квантовых компьютерах возможен новый способ кодирования, абсолютно защищенный от раскрытия.
[12] Хотя атомы антивещества могут быть вечными, но изолировать их от физического контакта с веществом и высокоэнергетического взаимодействия с ним - аннигиляции - исключительно сложно по многим причинам, от электромагнитных до квантовомеханических. Поэтому до сих пор самыми тяжелыми полученными антиядрами являются ядра антигелия-3, которых получено всего несколько штук, причем остановить их и сохранить не было никаких технических возможностей.
[13] Термоядерные реакторы начали конструировать еще полвека назад, уже сменилось несколько поколений установок двух типов - токамаков (тороидальных камер удержания плазмы магнитным полем) и стеллараторов (установок быстрого лазерного разогрева вещества), но задача удержания раскаленной плазмы настолько сложная, что пока не удавалось добиться превышения выделяющейся энергии над затраченной.
[14] Для семивалентного иода известны многочисленные соединения от кислоты H5IO6 до солей с анионами IO6-5, I2O9-4, I2O10-6, IO5-3, IO4-1 и другими, но простейшие применяемые для получения ангидридов кислот способы их разложения приводили только к I2O5 или I2O6 с выделением части кислорода. Более хитрые способы получения I2O7 теоретически возможны, но еще никем не применялись.
[15] Самые долгоживущие трансактинидных ядер, из полученных в основном в России в Дубне (единственная широкая область, где Россия еще сохранила научное лидерство) облучением актиноидных мишеней 244Pu, 248Cm и некоторых других, ядрами кальция-48, имеют периоды полураспада около суток (дубний - элемент 105) и порядка минуты (ядра элементов 110-112 на склоне прогнозируемого острова стабильности). Вместе с тем, на пике острова стабильности - в разных расчетных приближениях это изотопы от 289 до 294 для элемента 110 (дармштадтия), ожидаются периоды полураспада от нескольких лет до нескольких миллионов лет. Но достичь вершины острова стабильности пока не найдено способов. Можно было бы преблизиться к электроннозахватной полосе притяжения острова стабильности с помощью долгоживущих ядер 250Cm (на 2 нейтрона больше доступного сейчас) или живущих несколько суток 252Cm, 247Pu и 257Es (на 3-4 нейтрона больше доступного сейчас), но эти изотопы образуются в достаточных количествах только при ядерных взрывах. А методы эффективного отделения и столкновения пучков короткоживущих нейтроннообогащенных ядер еще не удалось разработать.
[16] Еще в 1970-е годы квантовохимическими расчетами показана устойчивость продолжающих экспериментально полученный ряд клозо-боратов от B6H6-2 до B12H12-2 дельтаэдрических анионов B13H13-2, B14H14-2, B15H15-2 и более крупных, где атомы бора образуют многогранник с одними треугольными гранями (дельтаэдр), а атомы водорода по одному присоединены к ним снаружи. Но до сих пор такие высшие клозо-боратные анионы не удавалось получить. Надеются найти путь от труднодоступного борана B14H20 к структурно родственному B17H17-2 или его ближайшим низшим гомологам. Последние попытки были основаны на восстановлении аниона B21H18-1 из двух икосаэдров с общими гранями, где надеялись получить B21H21-2, но получались неразделенные смеси продуктов. У автора есть пока не опробованные идеи способов получения некоторых таких высших анионов BnHn-2.
[17] Икосаэдр - известный уже Платону правильный многогранник из 20 треугольных граней, содержащий 12 вершин и 30 ребер. Его систематическое обозначение (3;5).
[18] NpO2F3 я ожидаю полимером с координационым числом нептуния от 6 до 7 или 8. Хотя семивалентное состояние нептуния было открыто еще в 1970-е годы (в СССР), и получено много его оксидных производных - пернептунатов металлов, по фторидным комплексам Np(+VII) не было никакой информации до самого последнего времени.
[19] NpO2(NO3)3 я ожидаю молекулярным и сверхструктурным уранилнитратному аниону UO2(O2NO)3-1.
[20] Для элемента 126 существование "острова стабильности" предсказывалось на основе логики оболочечной модели строения ядерных ядер еще в 1960-е годы. Оболочка 126 для нейтронов хорошо известна - именно она определяет стабильность свинца и висмута и высокую радиоактивность, в основном альфа-типа, ближайших следующих за ними элементов.
[21] Устойчивость формы алюминия из соединенных по вершинам одиночными одинарными связями тетраэдрических кластеров Al4 предсказана в ряде недавних работ, расчетная плотность такой формы алюминия ниже плотности воды. Кластеры, слагающие такую форму алюминия, уже экспериментально известны в тетрамерных моноалкилах алюминия Al4R4 с объемистыми алкильными группами, они могли бы быть и прекурсорами для получения такой формы алюминия, но детально такой путь еще не разработан, тем более не предпринималось никаких экспериментальных попыток.
[22] Аналогично алюминию, для бора также прогнозируется метастабильная низкоплотная форма из тетраэдрических кластеров. Одиночные кластеры тоже экспериментально известны - как в молекулах B4R4, так и в молекулах B4Cl4.
[23] Разработке массового прямого поатомного синтеза веществ произвольного заданного строению препятствует несколько жестких ограничений, от связанных с природой химических связей до следующих из основ самой квантовой механики и мещающих точно позиционировать на поверхности атомы с энергиями достаточно малыми, чтобы не шли преобладающие побочные реакции.
P.S. Пока только первые пункты комментариев снабжены ссылками, остальная информация приводится по памяти. Позже при необходимости - если понадобится для перепечатки на научных и образовательных ресурсах - могут быть добавлены источники и для остальной информации, что вместе с сопутствующими пояснениями увеличит объем комментариев не менее чем в два раза.