• Виктор
  • Статьи
  • 1 мин. чтения

Химики из «Сколтеха» объяснили стабильность углеводородов «магией»


«Карта» стабильности углеводородов. По осям координат отмечено количество атомов в молекуле (n — углерода, m — водорода), высота столбика отражает стабильность соединений. Зеленые — непредельные углеводороды, розовые — ароматические, серые — предельные / ©https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.2c02098 / Автор: Cloelia Andronicus

Термин «магичность» используется для описания соединений, которые аномально стабильны по сравнению со своими «соседями» в определенном ряду классификации. Причем молекулы (или атомы) могут отличаться всего на одну-две структурные единицы: в случае с углеводородами — на один атом водорода и один атом углерода. Впервые «магическим» стали называть определенное число протонов и нейтронов (либо хотя бы одной из частиц), при котором изотопы радионуклидов неожиданно оказывались стабильными. Хотя их «родственники» с незначительно отличающимся составом ядра распадались крайне быстро. В последние годы аналогичный подход предлагается для различных наночастиц.

Команда российских ученых под руководством Артема Романовича Оганова решили проанализировать углеводороды в рамках схожей концепции. Как рассказывает один из авторов исследования Сергей Лепешкин в пресс-релизе «Сколтеха», учебник по органической химии пугает разнообразием соединений углерода и водорода. Несмотря на все достижения современной науки, доподлинно не ясно, почему одни углеводороды стабильны, а другие нет — закономерность не выявлена. А от того, насколько молекула «устойчива», зависит не только простота ее синтеза, но и распространенность в природе.

Вопреки логике, эмпирические наблюдения показывают, что стабильность углеводородов зависит не от наименьшей энергии разрыва связи в молекуле. Решающее значение имеет отношение этого показателя к таковому для «соседних» соединений — отличающихся всего на один атом углерода и один атом водорода. Исследователи из «Сколтеха» решили проанализировать широкий спектр углеводородов, чтобы выявить систему. Для этого использовался ранее разработанной группой Оганова алгоритм USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography — «Универсальный предсказатель структуры: эволюционная кристаллография»). Результаты этой работы опубликованы в рецензируемом журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.

Программа моделировала связи в молекулах углеводородов и выбирала из них те, что имели самую малую энергию разрыва. Затем на конкурентной основе модели «обменивались» получившимися в результате симуляции структурами. Итогом стал ряд соединений от CH до C20H42 с наименьшими возможными энергиями разрыва связи между их структурными элементами. А после сравнения этот показатель между каждой тройкой «соседей», получилась своеобразная карта (на титульной иллюстрации). На ней хорошо видны «магические» пики, отражающие предсказанную аномальную стабильность молекулы.

Самое главное — этот результат хорошо согласуется с данными эмпирических наблюдений и экспериментов. В ходе моделирования самыми стабильными оказались соединения, которые широко распространены в природе и легко синтезируются. Наиболее многообещающим следствием работы отечественных химиков может стать обнаружение перспективных молекул, до сих пор не созданных в лаборатории либо не найденных в естественных условиях. Более того, разработанный учеными «Сколтеха» алгоритм в его новом применении можно адаптировать для других классов соединений.


Source: https://lib.zaplata.ru/nauka/himiki-iz-skolteha-obiasnili-stabilnost-yglevodorodov-magiei.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Новая краска «залечивает» царапины на автомобиле за полчаса под солнцем

©Ed Visoso, Flickr / Автор: Сергей Данилов Царапина на автомобиле может надолго испортить настроение и потребовать совсем не...

Новый материал поможет разведывательным беспилотникам и парашютам самоуничтожаться после использования

©Wikipedia / Автор: Euclio Drusus По заказу американского Минобороны химики работали над созданием электронных датчиков и средств их...

Создана краска, охлаждающая дома летом и согревающая зимой

Предметы, покрытые новыми красками / ©Yucan Peng et al / Автор: Messiena Lucretius На отопление и охлаждение помещений...

Химики впервые синтезировали природное противораковое вещество

©Wikipedia / Автор: Иван Беляев Cоединение носит название галихондрин B. Это сложное органическое соединение было открыто в 1986 году...

Европейские химики получили новую форму углерода

В верхней части иллюстрации – схема новой кристаллической структуры, в нижней – ее снимок, сделанный электронным микроскопом /...

Добавка придала пластику свойства металла

© Sandia Labs, Craig Fritz / Автор: Sycophanta Duccius Полимеры, к которым относят различные виды пластмасс, состоят из...

Примесь углерода резко улучшила электропроводность меди

Материаловед Сяо Ли держит в руках образцы медно-графеновой проволоки / © Pacific Northwest National Laboratory / Автор: Екатерина...

Ученые собрали искусственную мышцу из природных белков

©Orion Pictures / Автор: Plinia Abito Ученые из Фрайбургского университета в Германии создали искусственную мышцу из эластина —...

Астероиды и водород могли создать на Марсе благоприятные для жизни условия

©Wikipedia / Автор: Ptolemocratia Acerronius Новое исследование показало, что удары астероидов по древнему Марсу могли произвести ключевые ингредиенты...

Создан негорючий электролит для аккумуляторов

©Jian-Cheng Lai, Stanford University / Автор: Иван Беляев Сегодня цивилизация как никогда прежде зависит от портативных источников энергии,...

Исследователи расшифровали внутреннюю структуру керогена

©Wikipedia / Автор: Никита Тарасов Кероген представляет собой смесь органических материалов: преимущественно это останки мертвых микробов, растений и животных,...

Найдена связь сверхпроводимости с таблицей Менделеева

©Wikipedia / Автор: Александр Литвинов Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry Letters. Высокотемпературная сверхпроводимость —...

Химики нашли способ уничтожать «вечные» загрязнители

PFAS используются, в частности, в пенах для пожаротушения /© Adam Thomas, US Navy / Автор: Caristania Fabricius Пер-...

Новое топливо из бактерий будет эффективнее ракетного

©David Berd, CDC / Автор: Ирина Мельникова Ископаемое топливо — нефть, газ, уголь — позволяет автомобилям ездить, самолетам...

Астробиологи выяснили, возможно ли существование жизни в облаках Венеры  

Обработанный снимок Венеры в условном цвете (включает данные инфракрасного и ультрафиолетового спектров) / © Wikimedia Commons / Автор:...

Наркоманов стало возможно выявить по отпечатку пальца

Наркоманов стало возможно выявить по отпечатку пальца / Автор: Pinaria Caprarius Команда ученых из Университета Суррея подробно описала,...

Ученые из Сколтеха предсказали новый сверхтвердый материал с уникальными характеристиками

Инструменты из победита /©Википедия / Автор: Ирина Мельникова Предсказанный исследователями новый борид вольфрама по своим свойствам превосходит применяемый ныне в...

Ученые создали цинковые «снежинки»

«Снежинки» из цинка по красоте не уступают водяным / © Waipapa Taumata Rau, University Of Auckland / Автор:...

Созданы магнитные «нанокатушки», разрушающие пластик в океане

©Wikipedia / Автор: Ирина Мельникова Ежегодно в океан попадает до 14 миллионов тонн пластика, 40 процентов из которых...

Искусственный интеллект поможет построить карту химического пространства

©Wikipedia / Автор: Pinaria Caprarius Ученые из Сколтеха (Центр научных и инженерных вычислительных технологий для задач с большими...