Гели нь тогтвортой химийн нэгдэл үүсгэхээс өөр аргагүй болсон. Гайхах: Орчлон ертөнцийн гурав дахь хамгийн элбэг элемент юу вэ? Лити ба гели нь хоорондоо холбоотой

Оросын болон гадаадын химич нар хамгийн "харийнхныг үзэн яддаг" элемент болох гелийн хоёр тогтвортой нэгдлүүдийг оршин тогтнох магадлалыг баталж, тэдгээрийн нэг болох натрийн гелид байгааг туршилтаар баталсан гэж "Nature Chemistry" сэтгүүлд нийтэлсэн байна.

"Энэ судалгаа нь хамгийн сүүлийн үеийн онолын болон туршилтын аргуудыг ашиглан гэнэтийн үзэгдлүүдийг хэрхэн бүрэн илрүүлж болохыг харуулж байна. Бидний хийсэн ажил нь одоогоор химийн шинжлэх ухаанд онцгой нөхцөл байдлын нөлөөллийн талаар хэр бага мэдлэгтэй байдгийг дахин харуулав. тайлбарлах болно" гэж Долгопрудный дахь Сколтех ба Москвагийн Физтекийн профессор Артем Оганов хэлэв.

Эрхэм хийн нууцууд

Их тэсрэлтээс хойш хэдэн зуун сая жилийн дараа үүссэн орчлон ертөнцийн анхдагч бодис нь устөрөгч, гели, бага хэмжээний лити гэсэн гурван элементээс бүрддэг. Гели нь орчлон ертөнцийн гурав дахь хамгийн түгээмэл элемент хэвээр байгаа ч дэлхий дээр маш бага хэмжээгээр агуулагддаг бөгөөд сансарт ууршдаг тул манай гараг дээрх гелийн нөөц байнга буурч байна.

Эрдэмтэд "эрхэм хий" гэж нэрлэдэг үелэх системийн найм дахь бүлгийн гелий болон бусад элементүүдийн нэг онцлог шинж чанар нь ксенон болон бусад хүнд элементүүдийн хувьд, эсвэл зарчмын хувьд неон гэх мэт маш дургүй байдаг. химийн урвалд орох чадваргүй. 1925 онд туршилтаар олдсон фтор, хүчилтөрөгч болон бусад хүчтэй исэлдүүлэгч бодис бүхий ксенон ба криптоны хэдхэн арван нэгдэл, неон нэгдэл, гелийн нэг нэгдэл байдаг.

Протон ба гели хоёрын нэгдэл болох энэ нэгдэл нь хатуу утгаараа жинхэнэ химийн нэгдэл биш юм - энэ тохиолдолд гели нь химийн холбоо үүсгэхэд оролцдоггүй, гэхдээ энэ нь устөрөгчгүй устөрөгчийн атомын үйл ажиллагаанд нөлөөлдөг. электрон. Өмнө нь химич нарын таамаглаж байсанчлан энэ бодисын "молекулууд" од хоорондын орчноос олдох ёстой байсан ч сүүлийн 90 жилийн хугацаанд одон орон судлаачид олж илрүүлээгүй байна. Үүний шалтгаан нь энэ ион нь маш тогтворгүй бөгөөд бараг ямар ч молекултай харьцах үед устдаг.

Артем Оганов болон түүний багийнхан хуурай газрын химич нарын ховорхон боддог чамин нөхцөлд буюу хэт өндөр даралт, температурт гелийн нэгдлүүд оршин тогтнох боломжтой эсэхийг гайхаж байв. Оганов ба түүний хамтрагчид ийм "чамин" химийн талаар нэлээд удаан судалж, ийм нөхцөлд байдаг бодисыг хайх тусгай алгоритмыг хүртэл боловсруулжээ. Түүний тусламжтайгаар тэд хийн аварга том гарагууд болон бусад зарим гаригуудын гүнд чамин ортокарбон хүчил, ердийн хоолны давсны "боломжгүй" хувилбарууд болон сонгодог химийн хуулийг "зөрчдөг" олон тооны бусад нэгдлүүд байж болохыг олж мэдэв.

Үүнтэй ижил системийг ашиглан USPEX, Орос, гадаадын эрдэмтэд атмосферийн даралтыг 150 мянга, сая дахин давсан хэт өндөр даралттай үед натрийн оксигелид, натрийн гелид гэсэн хоёр тогтвортой гелийн нэгдэл байгааг олж мэдэв. Эхний нэгдэл нь хоёр натрийн атом, нэг гелий атомаас бүрддэг бол хоёр дахь нь хүчилтөрөгч, гели, хоёр натрийн атомаас бүрдэнэ.

Алмазан шон дээрх атом

Энэ хоёр шахалтыг орчин үеийн алмаазан шон ашиглан хялбархан олж авах боломжтой бөгөөд үүнийг Вашингтон дахь Геофизикийн лабораторийн өөр нэг орос Александр Гончаровын удирдлаган дор Огановын хамтрагчид хийжээ. Түүний туршилтууд нь натрийн гелид нь ойролцоогоор 1.1 сая атмосферийн даралтанд үүсдэг ба дор хаяж 10 сая атмосфер хүртэл тогтвортой байдгийг харуулсан.

Сонирхолтой нь, натрийн гелид нь бүтэц, шинж чанараараа үелэх систем дэх гелийн "хөрш" фторын давстай төстэй юм. Энэхүү "давс" дахь гелийн атом бүр нь кальцийн фторид эсвэл бусад фторын хүчлийн давсны бүтэцтэй төстэй найман натрийн атомаар хүрээлэгдсэн байдаг. Na2He дахь электронууд атомуудад маш хүчтэй татагддаг тул энэ нэгдэл нь натриас ялгаатай нь тусгаарлагч юм. Эрдэмтэд ийм бүтцийг ионы талст гэж нэрлэдэг, учир нь электронууд нь сөрөг цэнэгтэй ионуудын үүрэг, байр суурийг эзэлдэг.

"Бидний олж илрүүлсэн нэгдэл нь ер бусын юм: гелийн атомууд химийн холбоонд шууд оролцдоггүй ч тэдгээрийн оршихуй нь натрийн атомуудын химийн харилцан үйлчлэлийг үндсээр нь өөрчилдөг бөгөөд энэ нь валентийн электронуудын хүчтэй локалчлалыг дэмждэг бөгөөд энэ нь үүссэн материалыг тусгаарлагч болгодог" гэж Шиао Дун тайлбарлав. их сургуулиас.Тяньжин (Хятад) дахь Нанкан.

Өөр нэг нэгдэл болох Na2HeO нь 0.15-1.1 сая атмосферийн даралтын мужид тогтвортой байв. Уг бодис нь мөн ионы талст бөгөөд Na2He-тэй төстэй бүтэцтэй бөгөөд зөвхөн сөрөг цэнэгтэй ионуудын үүргийг электронууд биш, харин хүчилтөрөгчийн атомууд гүйцэтгэдэг.

Сонирхолтой нь, бусад бүх шүлтлэг металлууд нь илүү өндөр урвалд ордог бөгөөд атмосферийн даралтаас 10 сая дахин ихгүй даралттай гелийтэй нэгдлүүд үүсгэх хүсэл эрмэлзэл бага байдаг.

Оганов ба түүний хамтрагчид үүнийг кали, рубиди, цезийн атомуудад электронууд хөдөлж буй тойрог замууд даралт ихсэх тусам мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөгтэй холбон тайлбарлаж байгаа бөгөөд энэ нь натрид тохиолддоггүй, одоогоор тодорхойгүй байгаа шалтгаанаар юм. Зарим гариг, цагаан одой болон бусад оддын цөмд натрийн гелид болон бусад ижил төстэй бодисууд байдаг гэж эрдэмтэд үзэж байна.

Эрдэмтэд лити-гелийн молекул LiHe-г олж авч, бүртгэж чадсан. Энэ нь мэдэгдэж байгаа хамгийн эмзэг молекулуудын нэг юм. Мөн түүний хэмжээ нь усны молекулуудын хэмжээнээс арав дахин их юм.

Мэдэгдэж байгаагаар төвийг сахисан атомууд ба молекулууд бие биетэйгээ гурван янзаар тогтвортой холбоо үүсгэж болно. Нэгдүгээрт, хоёр атом нэг буюу хэд хэдэн нийтлэг хос электроныг хуваалцдаг ковалент холбоогоор дамжуулан. Ковалентын холбоо нь гурваас хамгийн хүчтэй нь юм. Тэдний хагарлын шинж чанар нь ихэвчлэн хэд хэдэн электрон вольттой тэнцүү байдаг.

Ковалентын устөрөгчийн холбооноос мэдэгдэхүйц сул. Энэ нь холбогдсон устөрөгчийн атом ба өөр молекулын электрон сөрөг атомын (ихэвчлэн хүчилтөрөгч эсвэл азот, ихэвчлэн фтор) хооронд үүсдэг таталцал юм. Устөрөгчийн бондын энерги нь ковалент холбооноос хэдэн зуу дахин бага байдаг ч тэдгээр нь усны физик шинж чанарыг голчлон тодорхойлж, органик ертөнцөд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Эцэст нь хамгийн сул тал бол ван дер Ваалсын харилцан үйлчлэл юм. Заримдаа үүнийг тархсан гэж нэрлэдэг. Энэ нь хоёр атом эсвэл молекулын диполь-диполь харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүсдэг. Энэ тохиолдолд диполь нь молекулуудад анхдагч байж болно (жишээлбэл, ус нь диполь моменттэй байдаг) эсвэл харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүсдэг.

Ван дер Ваалсын бондын онцлог энерги нь келвиний нэгжээр илэрхийлэгддэг (дээр дурдсан электрон вольт нь ойролцоогоор 10,000 келвинтэй тохирч байна). Ван дер Ваалсын хамгийн сул холбоо нь индукцлагдсан хоёр диполын хооронд байна. Хэрэв хоёр туйлтгүй атом байгаа бол дулааны хөдөлгөөний үр дүнд тус бүр нь тодорхой санамсаргүй хэлбэлздэг диполь моменттэй байдаг (электрон бүрхүүл нь цөмтэй харьцуулахад бага зэрэг чичирч байх шиг байна). Эдгээр мөчүүд хоорондоо харилцан үйлчилдэг бөгөөд үүний үр дүнд хоёр атом бие биенээ татаж эхэлдэг ийм чиг баримжаатай байдаг.

Бүх атомуудаас хамгийн идэвхгүй нь гелий юм. Энэ нь бусад атомтай ковалент холбоо үүсгэдэггүй. Үүний зэрэгцээ түүний туйлшралын үнэ цэнэ маш бага, өөрөөр хэлбэл тархсан бонд үүсгэхэд хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч нэг чухал нөхцөл байдал бий. Гелийн атом дахь электронууд нь цөмд маш хүчтэй холбогддог тул түүнийг түлхэх хүчнээс айхгүйгээр бусад атомуудтай маш ойртуулж чаддаг - энэ атомын радиусын дарааллын зай хүртэл. Атомуудын хоорондох зай багасах тусам тархах хүч нь маш хурдан өсдөг - зайны зургаа дахь зэрэгтэй урвуу пропорциональ!

Эндээс л санаа төрсөн: хэрэв та хоёр гелийн атомыг бие биендээ ойртуулах юм бол тэдгээрийн хооронд ван дер Ваалсын эмзэг холбоо үүсэх болно. Энэ нь 1990-ээд оны дундуур нэлээд хүчин чармайлт шаардсан ч бодитоор хэрэгжсэн. Ийм холболтын энерги нь ердөө 1 мК бөгөөд He2 молекулыг хэт хөргөсөн гелий тийрэлтэт онгоцонд бага хэмжээгээр илрүүлсэн.

Түүнчлэн He2 молекулын шинж чанар нь олон талаараа өвөрмөц бөгөөд ер бусын байдаг. Жишээлбэл, түүний хэмжээ ... ойролцоогоор 5 нм! Харьцуулбал усны молекулын хэмжээ ойролцоогоор 0.1 нм байна. Энэ тохиолдолд гелийн молекулын хамгийн бага боломжит энерги нь хамаагүй богино зайд тохиолддог - ойролцоогоор 0.2 нм - гэхдээ ихэнх тохиолдолд - ойролцоогоор 80% - молекул дахь гелийн атомууд туннелийн горимд зарцуулдаг, өөрөөр хэлбэл сонгодог механикийн хүрээнд тэд байрлаж чадсан бүс нутаг.

Гелийн дараа орох хамгийн том атом бол литий тул гелийн молекулыг олж авсны дараа гели ба литийн хоорондын холбоог тогтоох боломжийг судлах нь зүйн хэрэг болсон. Эцэст нь эрдэмтэд үүнийг хийж чадсан. Лити-гелийн молекул LiHe нь гелий-гелийнхээс өндөр холболтын энергитэй байдаг - 34±36 мК, атомуудын хоорондох зай нь эсрэгээрээ бага байдаг - ойролцоогоор 2.9 нм. Гэсэн хэдий ч энэ молекулд ч гэсэн атомууд ихэнх тохиолдолд энергийн саад дор сонгодог хориотой төлөвт байдаг. Сонирхолтой нь LiHe молекулын боломжит худаг нь маш бага тул энэ нь зөвхөн нэг чичиргээний энергийн төлөвт оршин тогтнох боломжтой бөгөөд энэ нь үнэндээ 7Li атомын эргэлтээс болж давхар хуваагдана. Түүний эргэлтийн тогтмол нь маш өндөр (ойролцоогоор 40 мК) тул эргэлтийн спектрийг өдөөх нь молекулыг устгахад хүргэдэг.

Бретт Эсри / Канзас мужийн их сургууль

Одоогийн байдлаар олж авсан үр дүн нь зөвхөн үндсэн үүднээс л сонирхолтой юм. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь шинжлэх ухааны холбогдох салбаруудыг аль хэдийн сонирхож байна. Тиймээс олон тооны бөөмсийн гелийн кластерууд нь Касимир вакуум дахь удаашруулах нөлөөг судлах хэрэгсэл болж чаддаг. Гели-гелийн харилцан үйлчлэлийн судалгаа нь квант химийн хувьд чухал ач холбогдолтой бөгөөд энэ систем дээр загвараа туршиж үзэх боломжтой. Мэдээжийн хэрэг, эрдэмтэд He2, LiHe молекулууд гэх мэт үрэлгэн объектуудад зориулсан өөр сонирхолтой, чухал хэрэглээг гаргаж ирнэ гэдэгт эргэлзэхгүй байна.

Та "та одны тоосноос бүтсэн" гэсэн хэллэгийг сонссон байх, энэ нь үнэн. Таны бие болон таны эргэн тойрон дахь ертөнцийг бүрдүүлдэг олон тооны бөөмсүүд хэдэн тэрбум жилийн өмнө оддын дотор үүссэн. Гэхдээ орчлон ертөнц үүссэний дараа анх үүссэн материалууд байдаг.

Зарим одон орон судлаачид тэд Big Bang-аас хэдхэн минутын дараа гарч ирсэн гэж үздэг. Орчлон ертөнцөд хамгийн элбэг байдаг элементүүд нь устөрөгч ба гелий бөгөөд маш бага хэмжээний химийн лити байдаг.

Одон орон судлаачид залуу орчлон ертөнцөд литийн хэмжээ хэр их байсныг бага нарийвчлалтайгаар тодорхойлж чадна. Үүнийг хийхийн тулд та хамгийн эртний оддыг судлах хэрэгтэй. Гэхдээ олж авсан үр дүн нь давхцдаггүй - хуучин оддод литийн хэмжээ илрэх төлөвтэй байснаас 3 дахин бага байсан! Энэ нууцын шалтгаан одоог хүртэл тодорхойгүй байна.

Илүү дэлгэрэнгүй харцгаая...

Хатуухан хэлэхэд бидний ажиглалтын өнөөгийн түвшинд ямар ч алдаа гарах ёсгүй: литий маш бага байна. Нөхцөл байдал нь Их тэсрэлтийн дараа шууд явагдсан үл мэдэгдэх үйл явц болох зарим шинэ физикийн талаар тодорхой сануулж байна.

Энэ сэдвээр хийсэн хамгийн сүүлийн үеийн судалгаанууд нь Их тэсрэлтийн дараа хамгийн бага өөрчлөгдөөгүй бүс нутгуудад анхаарлаа хандуулав - Сүүн замын захад байрладаг хуучин оддын уур амьсгал. Тэдгээр нь литийг гаргаж авах цөмөөс тусгаарлагдсан тул үр дүнд нь хожуу бохирдох магадлал маш бага байх ёстой. Загварчлалаар таамагласан түвшний гуравны нэг орчим нь л литий-7-ийн агаар мандалд олдсон. Шалтгаан уу? Нэг тайлбар нь түүнийг живсэн гэсэн тайлбар юм. Оддын агаар мандал дахь лити нь оддын бодист шингэж, аажмаар тэдний гүнд хүрч эхлэв. Тийм ч учраас энэ нь тэдний уур амьсгалд харагдахгүй байна.

Нотр Дамын Их Сургуулийн (АНУ, Индиана) Кристофер Хок болон түүний хамтрагчид Сүүн замын хиймэл дагуулын галактик болох Жижиг Магелланы үүлний мэдээлэлд үндэслэн үр дүнг шалгах үүрэг хүлээсэн. "Литийн живэх" болон орон нутгийн оддын үйл явцын бусад нөлөөллийн талаархи мэдээллийг арилгахын тулд судлаачид энэ одой галактик дахь од хоорондын хийн агуулгыг шинжилж, литийээрээ бахархах ёстой гэж үзжээ: зүгээр л юу ч байхгүй. Энэ нь живэхийн тулд.

Одон орон судлаачид Европын өмнөд ажиглалтын газрын маш том дурангаар хийсэн ажиглалтыг ашиглан тэндээс Big Bang загварын таамаглаж байсантай тэнцэх хэмжээний литийг олсон тухай Nature сэтгүүлд мэдээлсэн байна. Гэвч энэ нь харамсалтай нь асуудлыг шийдвэрлэхэд төдийлөн тус болсонгүй. Ер нь литий нь орчлон ертөнцөд байгалийн үйл явцын явцад байнга үүсдэг бөгөөд хэт шинэ тэсрэлтүүд нь гүнд үүссэн бусад элементүүдийн нэгэн адил Метагалактик даяар жигд тархдаг. Кристофер Хокийн хэлснээр шинэ үр дүн нь зөвхөн литийн нууцыг гүнзгийрүүлсэн: "Их тэсрэлтээс хойш байгаа литийн хэмжээ өөрчлөгдөөгүй тохиолдолд л бид энэ асуудлыг шийдэх талаар ярьж болно." Тэгээд дараа нь зөвхөн Жижиг Магелланы үүлний хэмжээнд!

Хамгийн чухал нь: Дэлхий дээр амьдралыг бий болгож буй маш хүнд элементүүдийг үүсгэсэн термоядролын нэгдэл 12-13 тэрбум жилийн турш ямар нэг шалтгааны улмаас литий үйлдвэрлэгдээгүй байсан гэж төсөөлөхөд маш хэцүү байдаг. Наад зах нь бидний одоогийн термоядролын нуклеосинтезийн талаарх ойлголт ийм таамаг дэвшүүлэх боломжийг бидэнд олгодоггүй.

Хамгийн муу нь, Мюнхений (Герман) Техникийн их сургуулийн Мигель Пато, Стокгольмын их сургуулийн (Швед) Фабио Иокко нарын хийсэн шинэ ажил галактикийн цөмд асар том хар нүхнүүд төдийгүй хамгийн түгээмэл (мөн илүү олон) хар нүхнүүд байгааг харуулсан. Оддын гарал үүсэлтэй BH нь литийг хуримтлуулах дискэндээ маш эрчимтэй үүсгэх ёстой.

Одоо бараг бүх микроквазар (хар нүхний систем - хуримтлуулах диск) лити үүсгэх ёстой болж байна. Гэхдээ онолын хувьд тэд SMBH-ээс хамаагүй олон байх ёстой гэж Мигель Пато тэмдэглэв.

Товчхондоо энэ асуудалд одоогоор тодорхой мэдээлэл алга байна. Жишээлбэл, Кристофер Хок Их тэсрэлтийн дараахан орчлон ертөнцөд хар материйн тоосонцор оролцож, литийн үүсэхийг дарангуйлсан физикийн үүднээс авч үзвэл зарим чамин урвал явагдах боломжтой гэж үздэг. Энэ нь Жижиг Магелланы үүлэнд манай Галактиктай харьцуулахад илүү их литийн агууламжтай байсныг тайлбарлаж болох юм: СМС-ийг багтаасан одой галактикууд орчлон ертөнцийн эхэн үеийн харанхуй бодисыг татахад бага идэвхтэй байх ёстой байсан. Энэ нь эдгээр таамагласан урвалууд нь тэдгээрийн литийн концентрацид бага нөлөө үзүүлсэн гэсэн үг юм. Ноён Хок Магелланы жижиг үүлийг илүү гүнзгийрүүлэн судлах замаар энэхүү санаагаа турших бодолтой байна...

Өнөөг хүртэл бид зөвхөн хамгийн ойр орших Галактикийн оддоос л литийг хайж байсан. Одоо хэсэг одон орон судлаачид манай Галактикийн гаднах оддын бөөгнөрөл дэх литийн түвшинг тодорхойлох боломжтой болсон.

Messier 54 одны бөөгнөрөл нь нууцтай - энэ нь Сүүн замд хамаардаггүй бөгөөд хиймэл дагуулын галактикийн нэг хэсэг болох Нумын одой эллипс галактик юм. Кластерын ийм зохион байгуулалт нь эрдэмтэд Сүүн замаас гадуурх оддын литийн агууламж бага байгаа эсэхийг шалгах боломжийг олгосон.

Сүүн замын ойролцоо 150 гаруй бөмбөрцөг оддын бөөгнөрөл байдаг бөгөөд тэдгээр нь олон зуун мянган эртний одноос бүрддэг. Эдгээр бөөгнөрөлүүдийн нэг нь Нумын ордны бусад одны хамт 18-р зууны сүүлчээр Францын эрдэмтэн "сүүлт одны анчин" Шарль Мессье нээсэн бөгөөд түүний нэрийг Мессиер 54 гэж нэрлэдэг.

Хоёр зуу гаруй жилийн турш эрдэмтэд M54-ийг Сүүн зам дахь бусад бүх оддын нэгэн адил бөөгнөрөл гэж андуурч байсан боловч 1994 онд энэ одны бөөгнөрөл нь өөр галактик болох Нумын одой эллипс галактикт харьяалагддаг болохыг олж мэдсэн. Мөн энэ биет нь дэлхийгээс 90 мянган гэрлийн жилийн зайд оршдог нь Нар болон галактикийн төвөөс гурав дахин их зайд оршдог болохыг тогтоожээ.

Одоогоор одон орон судлаачид VLT Survey телескоп ашиглан M54-ийг ажиглаж, одод дахь литийн агууламжтай холбоотой орчин үеийн одон орон судлалын хамгийн эргэлзээтэй асуултуудын нэгийг шийдэхийг оролдож байна.

Энэ зурган дээр та зөвхөн бөөгнөрөл төдийгүй Сүүн замын одноос бүрдсэн маш нягт урд хэсгийг харж байна. Гэрэл зургийг ESO.

Өмнө нь одон орон судлаачид зөвхөн Сүүн замын одод дахь литийн агууламжийг тодорхойлох боломжтой байсан. Гэсэн хэдий ч одоо Болоньягийн их сургуулийн Алессио Мучиарелли тэргүүтэй судалгааны баг VLT судалгааг ашиглан галактикаас гадуурх M54 одны бөөгнөрөл дэх литийн агуулгыг хэмжжээ. Судалгаагаар хуучин M54 оддын литийн хэмжээ Сүүн зам дахь оддынхоос ялгаагүй болохыг тогтоожээ. Тиймээс литий хаана ч явсан Сүүн зам үүнтэй огт хамаагүй.

лити металл

Лити бол хамгийн хөнгөн металл бөгөөд хөнгөн цагаанаас 5 дахин хөнгөн. Лити нь "чулуу" (Грек λίθος - чулуу) -аас олдсон тул энэ нэрийг авсан. Энэ нэрийг Берзелиус санал болгосон. Энэ бол Их тэсрэлтийн дараах анхдагч нуклеосинтезийн эрин үед, бүр одод төрөхөөс өмнө үүссэн гурван элементийн нэг (устөрөгч ба гелиээс гадна). Түүнээс хойш орчлон ертөнц дэх түүний төвлөрөл бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

Лити нь орчин үеийн соёл иргэншил, технологийн хөгжлийн хамгийн чухал элемент гэж зүй ёсоор нэрлэгдэх боломжтой. Өнгөрсөн болон өмнөх зуунд улс орнуудын аж үйлдвэр, эдийн засгийн хүчийг хөгжүүлэх шалгуур нь хамгийн чухал хүчил, металл, ус, эрчим хүчний нөөцийг үйлдвэрлэх явдал байв. 21-р зуунд литий ийм үзүүлэлтүүдийн жагсаалтад баттай, байнгын орсон. Өнөөдөр лити нь аж үйлдвэр хөгжсөн орнуудад эдийн засаг, стратегийн онцгой ач холбогдолтой юм.

Nova Delphini 2013 (V339 Del) хэмээх шинэ одыг судалснаар одон орон судлаачид литийн химийн урьдал бодисыг илрүүлж, улмаар үелэх системийн гурав дахь элемент үүсэх үйл явцын анхны шууд ажиглалтыг хийжээ. .

Шинжлэх ухааны шинэ бүтээлийн ахлах зохиогч, Үндэсний ажиглалтын төвийн Акито Тайцу "Одоог хүртэл эрдэмтэд шинэ эсэд литий үүссэнийг ажиглах шууд нотолгоог олж чадаагүй ч бид судалгаа хийсний дараа ийм үйл явц тохиолддог гэж хэлж болно" гэж хэлэв. Японы.

Ойролцоох хоёртын одны систем дэх матери нь түүнийг бүрдүүлэгч оддын аль нэгээс хамтрагч од болох цагаан одойн гадаргуу руу урсах үед шинэ тэсрэлт үүсдэг. Хяналтгүй термоядролын урвал нь одны гэрэлтэлтийн огцом өсөлтийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эргээд орчлон ертөнцийн ихэнх оддын дотор их хэмжээгээр агуулагддаг устөрөгч, гелийээс илүү хүнд элементүүдийг бий болгоход хүргэдэг.

Ийм дэлбэрэлтийн үр дүнд үүссэн химийн элементүүдийн нэг нь өргөн тархсан лити изотоп Li-7 юм. Ихэнх хүнд элементүүд оддын цөм болон суперновагийн дэлбэрэлтэд үүсдэг бол Ли-7 нь ихэнх оддын цөмд байдаг өндөр температурыг тэсвэрлэх чадваргүй хэт эмзэг элемент юм.

Орчлон ертөнц дэх литийн зарим хэсэг нь Их тэсрэлтийн үр дүнд үүссэн. Нэмж дурдахад сансрын туяа одод болон од хоорондын бодистой харилцан үйлчилсний үр дүнд тодорхой хэмжээний лити үүсч болно. Гэсэн хэдий ч эдгээр үйл явц нь өнөөдөр орчлон ертөнцөд маш их хэмжээний литийн агуулагдаж байгааг тайлбарлаж чадахгүй байна.

1950-иад онд Эрдэмтэд орчлон дахь лити нь оддын гадаргын ойролцоо үүсдэг, өндөр температурын материалд үзүүлэх нөлөө багасдаг сансар огторгуйд зөөгдөж, шинээр үүссэн бериллийн Бе-7 изотопоос үүссэн байж магадгүй гэж үзэж байна. Лити нь тогтвортой байдалд байна. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл одны гадаргуугийн ойролцоо үүссэн литийг дэлхийгээс ажиглах нь нэлээд хэцүү ажил байв.

Тайцу болон түүний баг Хавайд байрлах Субару дуран авайг ажиглалтдаа ашигласан байна. Тус багийнхан ажиглалтын явцад хагас задралын хугацаа нь 53 хоног байдаг Бе-7 нуклид хэрхэн Ли-7 болж хувирсныг тодорхой тэмдэглэжээ.

"Орчлон ертөнцөд хамгийн элбэг байдаг хоёр элемент бол устөрөгч ба тэнэглэл юм." - Харлан Эллисон. Устөрөгч ба гелийн дараа үелэх систем нь гэнэтийн зүйлээр дүүрэн байдаг. Хамгийн гайхалтай баримтуудын нэг нь бидний хүрч, харсан, харьцаж байсан материал бүр нь эерэг цэнэгтэй атомын цөм, сөрөг цэнэгтэй электрон гэсэн хоёр зүйлээс бүрддэг. Эдгээр атомууд бие биетэйгээ хэрхэн харьцаж, хэрхэн түлхэж, холбож, татаж, түлхэж, шинэ тогтвортой молекул, ион, электрон энергийн төлөвийг бий болгож байгаа нь бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийн үзэсгэлэнтэй байдлыг тодорхойлдог.

Хэдийгээр эдгээр атомууд болон тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн квант болон цахилгаан соронзон шинж чанарууд нь манай Орчлон ертөнцийг бий болгох боломжийг олгодог ч энэ нь эдгээр бүх элементүүдээс эхлээгүй гэдгийг ойлгох нь чухал юм. Эсрэгээрээ тэр тэдэнгүйгээр бараг л эхэлсэн.

Олон төрлийн бондын бүтцэд хүрч, бидний мэддэг бүх зүйлийн үндэс болох нарийн төвөгтэй молекулуудыг бий болгохын тулд танд маш олон атом хэрэгтэй. Тоон утгаараа биш, харин олон янзаар, өөрөөр хэлбэл атомын цөмд нь өөр өөр тооны протонтой атомууд байдаг: энэ нь элементүүдийг өөр болгодог.

Бидний биед нүүрстөрөгч, азот, хүчилтөрөгч, фосфор, кальци, төмөр зэрэг элементүүд хэрэгтэй. Манай дэлхийн царцдас цахиур болон бусад олон төрлийн хүнд элементүүдийг шаарддаг бол дэлхийн цөмд дулааныг бий болгохын тулд байгальд тохиолддог бүхэл бүтэн үелэх системийн элементүүд байх ёстой: тори, радий, уран, тэр ч байтугай плутони.

Хэсэг хугацаа өнгөрчээ. Эхний цөмүүд хоорондоо нийлж, дахин хэзээ ч салсангүй, устөрөгч ба түүний изотопууд, гели ба түүний изотопууд, мөн харагдахуйц өчүүхэн хэмжээний лити, бериллий үүссэн бөгөөд сүүлийнх нь цацраг идэвхт бодисоор задарч литий болж хувирав. Эндээс орчлон ертөнц эхэлсэн: бөөмийн тоогоор - 92% устөрөгч, 8% гели, ойролцоогоор 0.00000001% лити. Массын хувьд - 75-76% устөрөгч, 24-25% гели, 0.00000007% лити. Эхэндээ устөрөгч ба гели гэсэн хоёр үг байсан бөгөөд энэ нь бүх зүйл гэж хэлж болно.

Хэдэн зуун мянган жилийн дараа орчлон ертөнц төвийг сахисан атомууд үүсэхэд хангалттай хөргөж, хэдэн арван сая жилийн дараа таталцлын нуралт нь анхны одод үүсэх боломжийг олгосон. Үүний зэрэгцээ цөмийн нэгдлийн үзэгдэл нь орчлон ертөнцийг гэрлээр дүүргээд зогсохгүй хүнд элементүүд үүсэх боломжийг олгосон.

Их тэсрэлтээс хойш 50-100 сая жилийн дараа анхны од төрөх үед асар их хэмжээний устөрөгч гелий болж уусч эхэлжээ. Хамгийн гол нь хамгийн том одод (манай нарнаас 8 дахин их жинтэй) түлшээ маш хурдан шатааж, хэдхэн жилийн дотор шатдаг. Ийм оддын цөмд устөрөгч дуусмагц гелийн цөм агшиж, гурван атомын цөмийг нүүрстөрөгч болгон нэгтгэж эхлэв. Лити ялагдахын тулд Ертөнцийн эхэн үеийн эдгээр хүнд оддын нэг их наяд (эхний хэдэн зуун сая жилд илүү олон од бий болсон) л хангалттай байв.

Одоо та нүүрстөрөгч өнөө үед гурав дахь элемент болсон гэж бодож байж магадгүй юм? Одууд сонгино шиг давхаргад элементүүдийг нэгтгэдэг тул та энэ талаар бодож болно. Гели нь нүүрстөрөгч, нүүрстөрөгч нь хүчилтөрөгч (хожим болон өндөр температурт), хүчилтөрөгч нь цахиур, хүхэр, цахиур нь төмөр болж нийлэгждэг. Гинжний төгсгөлд төмөр нь өөр зүйлд уусч чадахгүй тул цөм нь дэлбэрч, од супернова болж хувирдаг.

• удаан нейтрон барих (s-процесс), элементүүдийг дараалан байрлуулах;
• гелийн цөмийг хүнд элементүүдтэй нэгтгэх (неон, магни, аргон, кальци гэх мэт);
• уран хүртэл ба түүнээс дээш элементүүд үүсэх замаар нейтроныг хурдан барих (r-процесс).

Гэхдээ бид нэгээс олон үеийн одтой байсан: бидэнд тэдний олонх нь байсан бөгөөд өнөө үед байгаа үе нь голчлон онгон устөрөгч, гелий дээр биш, харин өмнөх үеийн үлдэгдэл дээр суурилагдсан. Энэ нь маш чухал, учир нь үүнгүйгээр бид хэзээ ч чулуурхаг гаригтай байх байсан, зөвхөн устөрөгч, гелийээс бүрдсэн хийн аварга том гаригууд байх байсан.

Олон тэрбум жилийн туршид од үүсэх, үхэх үйл явц дахин давтагдаж, улам бүр баяжуулсан элементүүдтэй байв. Устөрөгчийг гелий болгон хайлуулахын оронд их хэмжээний одод C-N-O мөчлөгт устөрөгчийг нэгтгэж, эцэст нь нүүрстөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хэмжээг тэнцүүлдэг (мөн бага зэрэг бага азот).

Нэмж дурдахад, одод гелийн нэгдлээр нүүрстөрөгч үүсгэх үед хүчилтөрөгч үүсгэхийн тулд нэмэлт гелийн атомыг барьж авах нь маш хялбар байдаг (мөн хүчилтөрөгч дээр өөр гели нэмээд неон үүсгэх), тэр ч байтугай манай Нар улаан аварга үед үүнийг хийх болно. үе шат.

Маш том од ба нартай төстэй оддын үлдэгдэл болох суперновагийн үлдэгдэл болон гаригийн мананцарыг харахад хүчилтөрөгч нь нүүрсхүчлийн хэмжээ болон массын хэмжээ тус бүрээс давж байгааг олж мэднэ. Бусад элементүүдийн аль нь ч тийм хүнд байдаггүйг бид олж мэдсэн.

Ирээдүй биднийг юу хүлээж байна вэ?

Орчлон ертөнц өөрчлөгдөж байна. Хүчилтөрөгч нь орчин үеийн ертөнцийн гурав дахь хамгийн элбэг элемент бөгөөд маш алс холын ирээдүйд устөрөгчөөс дээш гарч магадгүй юм. Та агаараар амьсгалж, үйл явцдаа сэтгэл хангалуун байх бүртээ хүчилтөрөгчийн цорын ганц шалтгаан нь одод гэдгийг санаарай.

МОСКВА, 2-р сарын 6 - РИА Новости.Оросын болон гадаадын химич нар хамгийн "харийнхныг үзэн яддаг" элемент болох гелийн хоёр тогтвортой нэгдлүүдийг оршин тогтнох магадлалыг баталж, тэдгээрийн нэг болох натрийн гелид байгааг туршилтаар баталсан гэж "Nature Chemistry" сэтгүүлд нийтэлсэн байна.

"Энэ судалгаа нь хамгийн сүүлийн үеийн онолын болон туршилтын аргуудыг ашиглан гэнэтийн үзэгдлүүдийг хэрхэн бүрэн илрүүлж болохыг харуулж байна. Бидний хийсэн ажил нь одоогоор химийн шинжлэх ухаанд онцгой нөхцөл байдлын нөлөөллийн талаар хэр бага мэдлэгтэй байдгийг дахин харуулав. тайлбарлах болно" гэж Долгопрудный дахь Сколтех ба Москвагийн Физтекийн профессор Артем Оганов хэлэв.

Эрхэм хийн нууцууд

Их тэсрэлтээс хойш хэдэн зуун сая жилийн дараа үүссэн орчлон ертөнцийн анхдагч бодис нь устөрөгч, гели, бага хэмжээний лити гэсэн гурван элементээс бүрддэг. Гели нь орчлон ертөнцийн гурав дахь хамгийн түгээмэл элемент хэвээр байгаа ч дэлхий дээр маш бага хэмжээгээр агуулагддаг бөгөөд сансарт ууршдаг тул манай гараг дээрх гелийн нөөц байнга буурч байна.

Эрдэмтэд "эрхэм хий" гэж нэрлэдэг үелэх системийн найм дахь бүлгийн гелий болон бусад элементүүдийн нэг онцлог шинж чанар нь ксенон болон бусад хүнд элементүүдийн хувьд, эсвэл зарчмын хувьд неон гэх мэт маш дургүй байдаг. химийн урвалд орох чадваргүй. 1925 онд туршилтаар олдсон фтор, хүчилтөрөгч болон бусад хүчтэй исэлдүүлэгч бодис бүхий ксенон ба криптоны хэдхэн арван нэгдэл, неон нэгдэл, гелийн нэг нэгдэл байдаг.

Протон ба гели хоёрын нэгдэл болох энэ нэгдэл нь хатуу утгаараа жинхэнэ химийн нэгдэл биш юм - энэ тохиолдолд гели нь химийн холбоо үүсгэхэд оролцдоггүй, гэхдээ энэ нь устөрөгчгүй устөрөгчийн атомын үйл ажиллагаанд нөлөөлдөг. электрон. Өмнө нь химич нарын таамаглаж байсанчлан энэ бодисын "молекулууд" од хоорондын орчноос олдох ёстой байсан ч сүүлийн 90 жилийн хугацаанд одон орон судлаачид олж илрүүлээгүй байна. Үүний шалтгаан нь энэ ион нь маш тогтворгүй бөгөөд бараг ямар ч молекултай харьцах үед устдаг.

Артем Оганов болон түүний багийнхан хуурай газрын химич нарын ховорхон боддог чамин нөхцөлд буюу хэт өндөр даралт, температурт гелийн нэгдлүүд оршин тогтнох боломжтой эсэхийг гайхаж байв. Оганов ба түүний хамтрагчид ийм "чамин" химийн талаар нэлээд удаан судалж, ийм нөхцөлд байдаг бодисыг хайх тусгай алгоритмыг хүртэл боловсруулжээ. Түүний тусламжтайгаар тэд хийн аварга том гарагууд болон бусад зарим гаригуудын гүнд чамин ортокарбон хүчил, ердийн хоолны давсны "боломжгүй" хувилбарууд болон сонгодог химийн хуулийг "зөрчдөг" олон тооны бусад нэгдлүүд байж болохыг олж мэдэв.

Үүнтэй ижил системийг ашиглан USPEX, Орос, гадаадын эрдэмтэд атмосферийн даралтыг 150 мянга, сая дахин давсан хэт өндөр даралттай үед гелийн натрийн гелид ба натрийн оксигелид гэсэн хоёр тогтвортой гелийн нэгдэл байгааг олж мэдэв. Эхний нэгдэл нь хоёр натрийн атом, нэг гелий атомаас бүрддэг бол хоёр дахь нь хүчилтөрөгч, гели, хоёр натрийн атомаас бүрдэнэ.

Алмазан шон дээрх атом

Энэ хоёр шахалтыг орчин үеийн алмаазан шон ашиглан хялбархан олж авах боломжтой бөгөөд үүнийг Вашингтон дахь Геофизикийн лабораторийн өөр нэг орос Александр Гончаровын удирдлаган дор Огановын хамтрагчид хийжээ. Түүний туршилтууд нь натрийн гелид нь ойролцоогоор 1.1 сая атмосферийн даралтанд үүсдэг ба дор хаяж 10 сая атмосфер хүртэл тогтвортой байдгийг харуулсан.

Сонирхолтой нь, натрийн гелид нь бүтэц, шинж чанараараа үелэх систем дэх гелийн "хөрш" фторын давстай төстэй юм. Энэхүү "давс" дахь гелийн атом бүр нь кальцийн фторид эсвэл бусад фторын хүчлийн давсны бүтэцтэй төстэй найман натрийн атомаар хүрээлэгдсэн байдаг. Na2He дахь электронууд атомуудад маш хүчтэй татагддаг тул энэ нэгдэл нь натриас ялгаатай нь тусгаарлагч юм. Эрдэмтэд ийм бүтцийг ионы талст гэж нэрлэдэг, учир нь электронууд нь сөрөг цэнэгтэй ионуудын үүрэг, байр суурийг эзэлдэг.

"Бидний олж илрүүлсэн нэгдэл нь ер бусын юм: гелийн атомууд химийн холбоонд шууд оролцдоггүй ч тэдгээрийн оршихуй нь натрийн атомуудын химийн харилцан үйлчлэлийг үндсээр нь өөрчилдөг бөгөөд энэ нь валентийн электронуудын хүчтэй локалчлалыг дэмждэг бөгөөд энэ нь үүссэн материалыг тусгаарлагч болгодог" гэж Шиао Дун тайлбарлав. их сургуулиас.Тяньжин (Хятад) дахь Нанкан.

Өөр нэг нэгдэл болох Na2HeO нь 0.15-1.1 сая атмосферийн даралтын мужид тогтвортой байв. Уг бодис нь мөн ионы талст бөгөөд Na2He-тэй төстэй бүтэцтэй бөгөөд зөвхөн сөрөг цэнэгтэй ионуудын үүргийг электронууд биш, харин хүчилтөрөгчийн атомууд гүйцэтгэдэг.

Сонирхолтой нь, бусад бүх шүлтлэг металлууд нь илүү өндөр урвалд ордог бөгөөд атмосферийн даралтаас 10 сая дахин ихгүй даралттай гелийтэй нэгдлүүд үүсгэх хүсэл эрмэлзэл бага байдаг.

Оганов ба түүний хамтрагчид үүнийг кали, рубиди, цезийн атомуудад электронууд хөдөлж буй тойрог замууд даралт ихсэх тусам мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөгтэй холбон тайлбарлаж байгаа бөгөөд энэ нь натрид тохиолддоггүй, одоогоор тодорхойгүй байгаа шалтгаанаар юм. Зарим гариг, цагаан одой болон бусад оддын цөмд натрийн гелид болон бусад ижил төстэй бодисууд байдаг гэж эрдэмтэд үзэж байна.