Химики сумели «втиснуть» в молекулу воды атомы ксенона

Финские химики сумели «втиснуть» в обыкновенную молекулу воды целых два атома инертного газа ксенона. Того самого, который «светит» в ксеноновых фарах автомобилей.

Группа ученых из университета Хельсинки (University of Helsinki) под руководством Леонида Хрящева (Leonid Khriachtchev) получила необычное вещество H2Xe2O (H-Xe-O-Xe-H) – соединение, в котором окружение атома кислорода составляют два атома ксенона.

Ксенон

Открыт в 1898 году английскими учеными У. Рамзаем и М. Треверсом как небольшая примесь к криптону (отсюда и название: по-гречески χ?νος — чужой).

Ксенон используют в автомобильных фарах, с 1993 года он применяется в медицине в качестве наркоза.

Еще в 1933 году Лайнус Полинг предсказал возможность образование химических соединений тяжелых инертных газов с фтором и кислородом. А в 1962 году Нилу Бартлетту удалось получить первое истинное химическое соединение ксенона – гексафторплатинат ксенона Xe[PtF6].

Примечателен ксенон и тем, что это один из немногих элементов, проявляющих максимальную степень окисления (+8) в строгом соответствии с таблицей Менделеева. Например, высший оксид ксенона в таких соединениях, как XeO4, перксеноновая кислота (H4XeO6) и ее соли перксенаты. Соединения ксенона являются сильнейшими окислителями.

Реакция, при которой в молекулу воды проникает по одному атому ксенона, известна с 1999 года. В этом процессе было зафиксировано образование очень реакционноспособного радикала HXeO, который способен взаимодействовать с еще одним атомом ксенона и затем, присоединяя еще водород, образует «двухксеноновую» молекулу. И вот наконец-то ее удалось получить. «Ксеновода» оказалась весьма стабильной — разумеется, с точки зрения современной химии. Чтобы изучить это вещество, его пришлось заморозить до -203°С в матрице из твердого ксенона.

Распределение изотопов

Пожалуй, самая интересная проблема, связанная с ксеноном, — аномальное распределение его изотопов в земной атмосфере.

Для ксенона и аргона распределение изотопов на Земле практически совпадает с распределением изотопов в углистых хондритах – классе метеоритов. Это косвенно подтверждает то, что метеориты и Земля сделаны из одного «строительного материала». А вот для ксенона изотопный состав сильно отличается: по сравнению с инопланетными образцами в земных наблюдается повышенное содержание изотопов с массовым числом 129, 131, 132, 134, 136. В настоящее время предлагается достаточно много физико-химических теорий, которые объясняют эту аномалию тем или иным образом.

Впрочем, существует возможность существования таких веществ и в природе. Под очень высоким давлением. Именно захват ксенона молекулами воды в толще земной коры может служить объяснением загадочного феномена – аномального распределения изотопов ксенона на Земле.

Группа Хрящева уже давно экспериментирует с получением оригинальных соединений инертных газов, которые долгое время вообще считались нереакционноспособными. Они уже успели получить стабильные производные аргона, сделать несколько ксенон— и криптонорганических соединений типа HXeC-CXеH.

В планах Хрящева — решение еще нескольких глобальных задач. Первая – получение ксенон-кислородных полимеров с цепочками атомов -[Xe-О-Xe-О]n-. Вторая – осуществить взаимодействие с водой других инертных газов, не только ксенона. Третья – получить химические соединения неона и гелия, которые до сих пор никому не удавалось получить, причем вероятность заставить реагировать гелий вообще пока считается равной нулю.

Будем надеяться, что бывшему нашему соотечественнику в Финляндии все-таки удастся совершить маленькое химическое чудо. А о нынешних успехах Хрящев со товарищи известили коллег коротким сообщением в Nature.