• 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

Открыто «невозможное» соединение плутония

Стабильное соединение плутония / Автор: Александр Литвинов Многие ученые работают над предсказанием того, что произойдет с ядерными отходами...

Химики раскрыли еще один секрет скрипок Страдивари

Страдивари на гравюре XIX века / ©Wikimedia Commons / Автор: Lampronia Auxilius Антонио Страдивари из Кремоны считается непревзойденным...

Химики разработали съедобный датчик повторной заморозки продуктов

©Mirko Tobias Schäfer, Flickr / Автор: Ирина Мельникова Покупая продукты, не всегда можно сказать, насколько строго соблюдались условия...

Создан биосовместимый и биоразлагаемый белковый пластик, который может хранить информацию

Фигурки из окрашенного белкового биопластика. / © Wiley / Автор: Татьяна Соловьёва Биопластик — это экологичная альтернатива пластику,...

Нобелевскую премию по химии — 2020 получили ученые из Франции и США

Шарпантье и Дудна / © Reuters / Автор: Pinaria Caprarius Нобелевский комитет Королевской академии наук определил, кто из...

Золото меняет фотолюминесценцию кремниевых квантовых точек

Золотой самородок / ©bkjournal.org / Автор: Cloelia Andronicus Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Кремниевые квантовые точки имеют...

Химики вычислили источник земной воды

©Ron Miller/Discover / Автор: Plinia Abito Земля, как и другие планеты, формировалась при соударении и «слипании» небольших протопланетных...

Старые игрушки мешают экономике замкнутого цикла

Хотя со старыми игрушками у родителей может быть связано немало приятных воспоминаний, давать их детям все же не...

Новый материал восстанавливается за счет углерода в воздухе

©Wikipedia / Автор: Sycophanta Duccius Материал, разработанный химиками из Массачусетского технологического института, может вступать в реакцию с углекислым...

В лапках жуков обнаружили смазочный материал лучше тефлона

©metrioptera, Bugguide, ISU / Автор: Никита Тарасов Тефлон — одна из самых больших удач современной химии. Благодаря своей...

Ученые впервые наблюдали за поведением электронов во время химических реакций

©Wikipedia / Автор: Андрей Чернов В недавно опубликованной статье журнала Nature исследователи из Университета Падерборн и Института имени...

Ученые рассмотрели возможность зарождения жизни на безводных планетах

Вид Титана, спутника Сатурна, в ближнем инфракрасном диапазоне, демонстрирующий блики на углеводородных озерах на его поверхности / ©...

Цианид мог сыграть ключевую роль в появлении жизни на Земле

Возможно так выглядела наша планета четыре миллиарда лет назад — бледно-оранжевая точка / ©NASA/Goddard Space Flight Center/Francis Reddy...

Разработан клей, застывающий в магнитном поле

©NTU Singapore / Автор: Ptolemocratia Acerronius Многие клеи на основе эпоксидных смол отвердевают под действием внешних факторов —...

Европейские химики получили новую форму углерода

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

Для получения синтез-газа предложен искусственный «фотосинтез»

«Искусственный лист» в лаборатории / ©University of Cambridge, Virgil Andrei / Автор: Павел Сорокин Для промышленного синтеза различных...

В средствах женской гигиены нашли вредные вещества

В средствах женской гигиены нашли вредные вещества / ©Getty images / Автор: Дмитрий Жуков Летучие органические соединения (ЛОС)...

Углеродные нанотрубки смогли превратить тепло в свет

©Wikipedia / Автор: Татьяна Соловьёва Инфракрасное излучение — компонент солнечного света, который переносит тепло, но это лишь небольшая...

Помидоры по-разному отреагировали на друзей и врагов

Куст помидоров / © pxhere.com / Автор: Cloelia Andronicus Исследователи активно изучают способы, которые позволяют растениям обмениваться информацией....

Примесь углерода резко улучшила электропроводность меди

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