Очередная попытка найти вещество для хранения водорода довела химиков до абсурдных опытов: они попытались использовать в качестве такового инертный газ ксенон. Хранилище получилось сверхдорогим, зато они синтезировали новое химическое соединение. Более того, молекулу удалось детально охарактеризовать.
Поиски материалов для хранения водорода нередко заканчиваются пустой тратой денег инвесторов, будь то компании или выдающие гранты организации. А иногда они приводят к интересным открытиям. Так случилось и с работой специалистов из Геофизической лаборатории Института Карнеги (Carnegie Institution). Они, насколько это возможно, детально описали новое химическое соединение -- ксенона и водорода. Оно имеет четкую кристаллическую структуру и стехиометрию (количественный состав).
Ксенон
Инертные газы обнаружили в конце XIX века, когда научный интерес и развитие разнообразных экспериментальных и аналитических методов достигли того предела, когда стало возможно их искать и идентифицировать. В 1894 году лорд Рэлей обнаружил, что азот, получаемый из воздуха, немного тяжелее того, который получается при разложении химических соединений (например, молекулярный азот образуется в ходе разложения бихромата аммония, эта реакция, ныне в школах не проводящаяся, в обиходе называется «вулкан»), и дело было явно не в погрешностях измерительных приборов. Уильям Рамзай и Моррис Траверс, обладавшие большими мощностями для сжижения воздуха, выяснили, что дело в более тяжелых примесях. Путем последовательных заморозок и перегонок химики выделили вещества, получившие название «инертные газы» -- аргон, гелий, неон, криптон и ксенон. Ксенона в воздухе совсем мало -- 0,008 мл на 1 куб. л, а всего Рамзай и Траверс переработали для своих экспериментов 100 т жидкого воздуха. Свое название он получил как характеристика чужеродности в порции криптона. Название восходит к греческому слову ξένος -- «чужой». Сходную этимологию имеет и русское имя Ксения, восходящее к прилагательному, имеющему значения «чужестранка, гостья».
Инертные становятся благородными
Почти сразу после выделения начались попытки получить соединения этих газов, но тщетно. Уже в 1895 году Анри Муассан попытался окислить аргон фтором -- самым реакционноспособным веществом, известным на тот момент. Но тщетно. Неудача стала одним из факторов, способствовавших развитию теории строения атомного ядра. Завершая каждый период, инертные (то есть не реагировавшие ни с чем) газы имеют завершенную оболочку внешних электронов, отвечающих за химическое взаимодействие.
Однако в 1962 году Нил Бартлетт получил первое соединение ксенона -- гексафторплатинат XePtF6,которое даже было способно на фазовые переходы без разложения. Позднее химия ксенона существенно расширилась: появились не только гексафторплатинаты, но и фториды, оксиды. Получили химические соединения и для других веществ. Так что звание инертных они потеряли, и в литературе их стали чаще называть менее категорично -- благородными.
Ксенон и водород
В 90-х годах ХХ века сообщалось о возможных соединениях ксенона с водородом, однако детальной информации не было. Теперь же ее удалось получить. Образование фазы ученые зафиксировали при давлении 4,1 ГПа (примерно 40 тыс. атмосфер), а его стехиометрия -- Xe(H2)7. Вещество представляет собой переложенные друг другом слои ксенона и молекулярного водорода. Взаимодействие электронных оболочек при этом тоже наблюдается, правда, более подробно описать его ученые пока не могут. А вот использовать соединение для хранения водорода исследователи не собираются: «Ксенон слишком дорог и тяжел для того, чтобы в принципе рассматривать его для хранения водорода».
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Chemistry.
