hidrogen metalic
hidrogen metalic.
Start Man Pământ Universul Tehnologii
Ce surprize sunt ascunse în hidrogen - elementul cel mai abundent al universului? S-ar părea că toate au fost studiate. Chiar și astăzi această problemă nu a fost încă închisă.
Cu toate acestea, în 1935, a apărut lucrare clasică E.Vignera H.Hantingtona și în care au presupus mai întâi că hidrogenul la presiune ridicată de la rândul său dielectric-gaz într-un metal conductor. Ei au calculat un hidrogen metalic solid ar trebui să aibă un grilaj centrată pe corp (la 0 K și zero, presiune), iar densitatea sa în aceleași condiții trebuie să fie semnificativ mai mare decât densitatea hidrogenului molecular solid (0,59 g / cm3 în loc de 0,089 g / cm 3).
Cea mai simplă molecula a fost foarte dificil de luat aproape șaptezeci de ani, iar oamenii de știință nu au primit hidrogen metalic, dar nu au nici măcar metode teoretice încă precise pentru construirea unui model al procesului.
hidrogen metalic Research Peak a avut loc în 60-70-e ai secolului trecut. Această problemă a fost interesantă, în special astrofizică. Soare și planeta grea (Jupiter, Saturn), mai mult de 90% constau din hidrogen. In plus, oamenii de știință au sugerat că, deoarece Jupiter temperatură destul de scăzută (100-200K) și câmp magnetic puternic, dacă există hidrogen în fază metalică și prezintă proprietățile sale supraconductoare, acest lucru ar trebui să conducă la multe fenomene interesante. Dar cel mai interesant lucru este că problema supraconductoare de hidrogen metalic s-ar putea să nu teoretic, dar foarte practic.
În 1971 a apărut lucrarea teoreticienilor noastre (grupul Yu.Kagana), care a susținut că hidrogenul metalic poate fi metastabilă. Aceasta înseamnă că, după îndepărtarea hidrogenului presiune ridicată este transformată din nou într-un izolator de gaz și o ședere de metal. Întrebarea este dacă existența unei faze metastabile suficientă pentru a măsura proprietățile sale și de a avea timp să-l folosească.
Un exemplu binecunoscut de diamant (fază metastabilă de carbon, care este convertit în fază stabilă grafit) artificial. Durata de viață a diamant metastabile este atât de mare încât omenirea îl folosește de zeci de ani. Ei bine, că ceea ce este util superconductoare la temperaturi apropiate de hidrogen normale poate fi o lungă perioadă de timp pentru a specula.
În timp ce acest lucru este o fantezie. Cum va de fapt necunoscut, deoarece nimeni nu a reușit să „dețină mâini“ hidrogen metalic.
Cu toate că, de îndată ce acesta nu este comprimat!
Pentru presiuni ultrahigh utilizate în mod obișnuit sau Nicovala diamant (compresie statică) sau metode de sablare (compresie dinamică).
Diamond dispozitiv nicovală este destul de simplu și mici (deși este în valoare de 10.000 $). Delimitând două diamante într-un mod special (și acest lucru este foarte dificil), iar între suprafețele lor centrale plane în cavitatea orală a unui obrazets.V mod necesar o garnitură metalică. După pietrele sunt stoarse, presiunea asupra eșantionului este valabilă, invers proporțională cu partea inferioară plană pătrat de diamant, diametrul care 20 până la 600 microni.
Lucrul cu hidrogen este foarte dificil. El nu numai că pătrunde fizic garnitura de metal și o face casantă, dar, de asemenea, se alăture cu el într-o reacție chimică, formând hidruri. Comprimat la o anumită presiune, hidrogenul trece în stare cristalină molecular, transformându-se într-o substanță destul de neobișnuită. Acest lucru se datorează probabil proprietăților moleculei de hidrogen este atât de ușor încât chiar și în stare solidă cristalină la presiuni scăzute molecule continua să se rotească.
De-a lungul ultimul trimestru al unui secol după inventarea nicovalelor diamant, cercetatorii au studiat sistematic proprietățile de hidrogen solid până
.. 2 milioane de presiune atm (.. Ultima înregistrare 3750000 atm) oamenii de știință știu acum că chiar și la aceste presiuni, există cel puțin trei faze de hidrogen metalic, și fiecare dintre ele face ca izolator de tranziție - metal la valoarea presiunii. Unul la 1,6 milioane. Atm. când celelalte faze rămâne încă un izolator. date teoretice recente permit speranța că toți hidrogenul va intra în faza metalica la 4 Mill. Atm. (La 0 c. K)
Din nou, rămâne întrebarea dacă, în acest caz, atomii de hidrogen din partea stângă sau în dezintegreaza stat moleculare. Este cunoscut faptul că „colegii“ hidrogen asupra proprietăților brom și iod devin conductori la presiune ridicată este în procesul de topire, adică, în formă atomică. Pe de altă parte, există dovezi că experimentele statice obținute la presiuni de hidrogen este, în principiu în formă de molecule.
În momentul impactului, atunci când presiunea atinge milioane de atmosfere, hidrogenul este încălzit în mod inevitabil la mii de grade Kelvin si trece in stare lichida. Oamenii de știință încearcă să dau seama cum de a reduce temperatura în experiment, dar până în prezent este încă o mie de grade. Mai mult decât atât, prin microsecunde când se termină acțiunea undei de șoc, devenind hidrogen gazos din nou, astfel încât o măsură este foarte dificilă.
Cu toate acestea, rezolvarea problemei bombei atomice, oamenii de știință au învățat să facă față cu ea. Dinamice experimente, măsurarea probei prosvechivaya densității hidrogenului prin raze X, sau a considerat că există, pe baza semnalelor de la senzori optici și electrice. Astfel, presiunea în aceste experimente, valoarea calculată.
Ultimul record de 15 milioane de euro. Atm. Presiunile ridicate atinse oameni de știință din Lawrence Livermore National Laboratory (SUA), și în România, cercetătorii de la Institutul National de Cercetare de Fizică Experimentală (Sarov) și Institutul de Chimie Fizica Probleme de RAS (Chernogolovka).
Prin măsurarea rezistenței în experimente dinamice, cercetătorii au văzut că hidrogenul devine un conductor cu o conductivitate de aproape ca un metal lichid. Cu toate acestea, această conductivitate este încă dependentă slab de temperatură, ceea ce indică faptul că hidrogenul nu are metal. Oamenii de știință descriu starea de hidrogen care sunt observate in experimente dinamice ca „mediu unordered efectuarea“ (dezordonat, deoarece temperaturile sunt prea ridicate) sau „plasma non-ideale de temperatură scăzută dens“ și care apare efectul de conducere „presiune ionizare“