stringtranslate.com

Твердый азот

Твердый азот на равнинах Sputnik Planitia на Плутоне рядом с горами из водяного льда

Твердый азот — это ряд твердых форм элемента азота , впервые обнаруженных в 1884 году. Твердый азот в основном является предметом академических исследований, но твердый азот с низкой температурой и низким давлением является существенным компонентом тел во внешней Солнечной системе , а твердый азот с высокой температурой и высоким давлением является мощным взрывчатым веществом с более высокой плотностью энергии, чем любой другой неядерный материал. [1]

Поколение

Кароль Ольшевский впервые наблюдал твердый азот в 1884 году, сначала сжижая водород с помощью испаряющегося жидкого азота , а затем позволяя жидкому водороду заморозить азот. [2] Испаряя пар из твердого азота, Ольшевский также получил чрезвычайно низкую температуру48 К , на тот момент мировой рекорд. [3]

Современные технологии обычно используют аналогичный подход: твердый азот обычно производится в лаборатории путем испарения жидкого азота в вакууме. Полученное твердое вещество является пористым. [4]

Встречаемость в природе

Твёрдый азот образует большую часть поверхности Плутона (где он смешивается с твёрдым оксидом углерода и метаном ) и спутника Нептуна Тритона . На Плутоне он был впервые непосредственно обнаружен в июле 2015 года космическим зондом New Horizons , а на Тритоне он был непосредственно обнаружен космическим зондом Voyager 2 в августе 1989 года. [5] [6] [7]

Большая часть поверхности Тритона покрыта гексагональной формой твердого азота (β-кристаллическая фаза), которую можно увидеть как голубовато-зеленую полосу вокруг экватора на этой синтетической цветной фотомозаике.

Даже при низких температурах твёрдого азота он довольно летуч и может сублимироваться , образуя атмосферу, или конденсироваться обратно в азотный иней. По сравнению с другими материалами, твёрдый азот теряет сцепление при низких давлениях и течёт в виде ледников , когда накапливается. Однако его плотность выше, чем у водяного льда, поэтому силы плавучести естественным образом переносят блоки водяного льда к поверхности. Действительно, New Horizons наблюдал «плавающий» водяной лед поверх азотного льда на поверхности Плутона. [5]

На Тритоне твердый азот принимает форму кристаллов инея и прозрачного слоя отожженного азотного льда, часто называемого «глазурью». [7] Извержения азотного газа наблюдались Вояджером-2 из субполярных регионов вокруг южной полярной ледяной шапки Тритона. [8] Возможным объяснением этого наблюдаемого явления является то, что Солнце светит через прозрачный слой азотного льда, нагревая нижние слои. Азот сублимируется и в конечном итоге извергается через отверстия в верхнем слое, унося с собой пыль и создавая темные полосы.

Переходы в аллотропы жидкости

Плавление

При стандартном атмосферном давлении температура плавления N 2 составляет63,23 К. [ 9]

Как и большинство веществ, азот плавится при более высокой температуре с увеличением давления окружающей среды до тех пор, пока50 ГПа , когда жидкий азот, как ожидается, полимеризуется . [10] [11] В этой области температура плавления увеличивается со скоростью приблизительно190 К/ГПа . [10] Выше50 ГПа , температура плавления падает. [11]

Сублимация

Азот имеет тройную точку63,14 ± 0,06 К и0,1255 ± 0,0005 бар ; ниже этого давления твердый азот сублимируется непосредственно в газ. [12] При таких низких давлениях азот существует только в двух известных аллотропах: α-азот (ниже35 К ) и β-азот (35–63 К ). Измерения давления паров из20–63 К предлагают следующие эмпирические формулы : [12]

Растворимость в обычных криогенах

Твердый азот слабо растворяется в жидком водороде . На основе растворимости в60–75 К газообразный водород , [13] Сейдал и др. подсчитали, что жидкий водород при15 К может раствориться(1–10) × 10 10  (молекула N 2 )/см 3 . [14] При температуре кипения водорода с избытком твердого азота растворенная молярная доля составляет 10 −8 . При32,5 К (чуть ниже точки кипения H 2 ) и15 атм , максимальная молярная концентрация растворенного N 2 составляет7,0 × 10 −6 . [15] Азот и кислород смешиваются в жидкой фазе, но разделяются в твердой фазе. Таким образом, избыточный азот (плавится при 63 К) или кислород (плавится при 55 К) замерзают первыми, а эвтектический жидкий воздух замерзает при 50 К. [16]

Кристаллическая структура

Кристаллы диазота

При атмосферном и умеренном давлении азот образует молекулы N2 ; при низкой температуре силы дисперсии Лондона достаточны для затвердевания этих молекул. [17]

α и β

Твердый азот при атмосферном давлении допускает две фазы: α- и β-азот.

Ниже35,6 К азот принимает кубическую структуру с пространственной группой Pa 3; молекулы N 2 расположены на диагоналях куба элементарной ячейки. При низких температурах α-фаза может быть сжата до3500 атм, прежде чем он изменится (на γ), и по мере повышения температуры выше20 К это давление возрастает примерно до4500 атм . В21 К , размер элементарной ячейки равен5,667 Å , ​​уменьшаясь до5.433 Å под3785 бар . [10] [18]

Выше35,6 К (до расплавления) азот принимает гексагональную плотноупакованную структуру с отношением элементарных ячеек c / a ≈ 1,633 = √ 8 ⁄ 3. Молекулы азота случайным образом наклонены под углом55° , из-за сильного квадруполь -квадрупольного взаимодействия. При45 К элементарная ячейка имеет =4,050 Å и с =6,604 Å , но они сжимаются при4125 атм и49 К в а =3,861 Å и с =6,265 Å . При более высоких давлениях c ⁄ a практически не показывает изменений. [10] [18]

γ

Тетрагональная γ-форма существует при низких температурах ниже44,5 К и давления около0,3–3 ГПа . Тройная точка α/β/γ 2 возникает при0,47 ГПа и44,5 К. Образование γ-динозота демонстрирует существенный изотопный эффект : при20 К изотоп 15 N переходит в γ-форму при давлении на 400 атм (0,041 ГПа) ниже, чем у природного азота.

Пространственная группа γ-фазы — P 4 2 / mnm .20 К и4000 бар , элементарная ячейка имеет постоянные решетки a =3,957 Å и с =5,109 А .

Сами молекулы азота расположены в P 4 2 / mnm узоре f [Примечание 1] и принимают форму вытянутого сфероида с длинным размером4,34 Å и диаметр3,39 Å . [Примечание 2] Молекулы могут вибрировать до10° в плоскости ab и до15° в направлении оси c . [10] [18]

δ, δлок, и ε

При высоком давлении (но температуре окружающей среды) диазот принимает кубическую δ-форму с пространственной группой pm 3 n и восемью молекулами на элементарную ячейку. Эта фаза допускает постоянную решетки6,164 Å (при300 К и4,9 ГПа ). [19] δ- N 2 допускает две тройные точки. Тройная точка (δ- N 2 , β- N 2 , жидкость) находится где-то около8–10 ГПа и555–578 К. [ 10] Тройная точка (δ- N 2 , β -N 2 , γ- N 2 ) находится при2,3 ГПа и150 К. [ 19]

Внутри ячеек решетки сами молекулы имеют неупорядоченную ориентацию, [20] но увеличение давления вызывает фазовый переход в несколько иную фазу, δ loc , в которой молекулярные ориентации постепенно упорядочиваются, различие, которое можно увидеть только с помощью спектроскопии Рамана . [21] При высоком давлении (примерно2–13 ГПа ) и низкой температуре, [Примечание 3] ориентация молекул диазота полностью упорядочивается в ромбоэдрическую ε-фазу, которая следует пространственной группе R 3 c . [10] [20] [23] Размеры ячейки a =8,02 Å , б =8,02 Å , с =11.104 Å , α = β =90° , γ =120° , объем618,5 Å 3 , Z = 24 . [24]

Растворенный He может стабилизировать ε- N2 при более высоких температурах или более низких давлениях , не превращаясь в δ- N2 (см. § Родственные вещества). [20]

ζ

Выше60 ГПа , ε- N 2 трансформируется в орторомбическую фазу, обозначенную ζ- N 2 . Между ε- N 2 и ζ- N 2 нет измеримого разрыва в объеме на молекулу . Структура ζ- N 2 очень похожа на структуру ε- N 2 , с небольшими различиями в ориентации молекул. ζ- N 2 принимает моноклинную пространственную группу C 2/ c и имеет постоянные решетки a =7,580 Å , б =6,635 Å , с =5,018 Å и β =97,64° с шестнадцатью молекулами на элементарную ячейку. [25]

θ и ι

Дальнейшее сжатие и нагревание приводит к образованию двух кристаллических фаз азота с удивительной метастабильностью. [26]

Фаза ζ- N 2 сжата до95 ГПа , а затем нагрет до более600 К создает однородно прозрачную структуру, называемую θ-азот. [26]

Фазу ι можно получить путем изобарического нагревания ε- N 2 до750 К при65 ГПа или изотермическая декомпрессия θ- N 2 до69 ГПа при850 К. [ 27] Кристаллическая структура ι- N 2 характеризуется примитивной моноклинной решеткой с размерами элементарной ячейки: a =9,899(2) Å , б =8,863(2) Å , с =8,726(2) Å и β =91,64(3)° в56 ГПа и температура окружающей среды. Пространственная группа P 2 1 / c , а элементарная ячейка содержит 48 молекул N 2 , организованных в слоистую структуру. [28]

При сбросе давления θ- N 2 не возвращается к ε- N 2 примерно до30 ГПа ; ι- N 2 трансформируется в ε- N 2 до тех пор, пока около23 ГПа . [26]

Азот «черный фосфор»

При сжатии азота до давлений120–180 ГПа и температуры выше4000 °C , [29] [30] азот принимает кристаллическую структуру («bp-N»), идентичную структуре черного фосфора (орторомбическая, пространственная группа Cmce ). [31] Как и черный фосфор, bp-N является электрическим проводником. [32] Существование структуры bp-N соответствует поведению более тяжелых пниктогенов и подтверждает тенденцию, согласно которой элементы при высоком давлении принимают те же структуры, что и более тяжелые конгенеры при более низких давлениях. [33]

Кристаллы олигомера

Гексагональный слоистый полимерный азот

Гексагональный слоистый полимерный азот (HLP-N) был экспериментально синтезирован в244 ГПа и3300 К. Он принимает тетрагональную элементарную ячейку ( P 4 2 bc ), в которой атомы азота с одинарной связью образуют два слоя взаимосвязанных шестиугольников N 6. HPL-N метастабилен по крайней мере до 66 ГПа. [34]

Линейные формы (N6и Н8)

Линейный N 8 , изомер EEE ( транс ; изомер EZE – не показан – цис ) по Хиршбергу и др. (2014) [35]

Разложение азида гидразиния при высоком давлении и низкой температуре приводит к образованию молекулярного твердого вещества, состоящего из линейных цепей из 8 атомов азота ( N≡N + −N − −N=N−N − −N + ≡N ). Моделирование показывает, что N 8 стабилен при низких температурах и давлениях (< 20 ГПа); на практике сообщаемый N 8 распадается на аллотроп ε ниже 25 ГПа, но остаток остается при давлении всего лишь 3 ГПа. [35] [36]

Линейное письмо N 6 по Хиршбергу и др. (2014) [37]

Грехнер  и др. в 2016 году предсказали, что аналогичный аллотроп с шестью атомами азота должен существовать в условиях окружающей среды. [37]

Аморфные и сетевые аллотропы

Немолекулярные формы твёрдого азота демонстрируют самую высокую известную неядерную плотность энергии. [1]

μ

Когда фаза ζ-N 2 сжимается при комнатной температуре более150 ГПа получается аморфная форма. [1] Это узкозонный полупроводник, обозначенный как μ-фаза. μ-фаза была доведена до атмосферного давления путем предварительного охлаждения ее до100 К. [ 38]

η

η-N — полупроводниковая аморфная форма азота. Образуется при давлениях около80–270 ГПа и температуры10–510 К. В отраженном свете он кажется черным, но пропускает немного красного или желтого света. В инфракрасном диапазоне есть полоса поглощения около1700 см −1 . При еще большем давлении примерно280 ГПа , запрещенная зона закрывается и η-азот металлизируется. [39]

Кубический гош

При давлении выше110 ГПа и температура около2000 K азот образует сетевое твердое тело , связанное ковалентными связями в кубической гош-структуре, сокращенно cg-N. Кубическая гош-форма имеет пространственную группу I 2 1 3. Каждая элементарная ячейка имеет длину ребра3,805 Å и содержит восемь атомов азота. [23] Как сеть, cg-N состоит из конденсированных колец атомов азота; у каждого атома углы связи очень близки к тетраэдрическим. Положение неподеленных пар электронов ранжируется таким образом, чтобы их перекрытие было минимальным. [38]

Кубическая гош-структура для азота, как предсказано, имеет длины связей 1,40 Å, углы связей 114,0° и двугранные углы −106,8°. Термин гош относится к нечетным двугранным углам, если бы он был 0°, он бы назывался цис , а если 180°, он бы назывался транс . Двугранный угол Φ связан с углом связи θ соотношением sec(Φ) = sec(θ) − 1. Координата одного атома в элементарной ячейке в точке x,x,x также определяет угол связи соотношением cos(θ) = x(x-1/4)/(x 2 +(x-1/4) 2 ). [40]

Все связи в cg-N имеют одинаковую длину:1,346 Å в115 ГПа . [1] [41] Это говорит о том, что все связи имеют одинаковый порядок : одна связь, несущая4,94 эВ/атом . Напротив, тройная связь в газообразном азоте несет только0,83 эВ/атом , так что релаксация в газообразную форму включает в себя огромное выделение энергии: больше, чем любая другая неядерная реакция. [1] [42] По этой причине кубический гош азот исследуется для использования во взрывчатых веществах и ракетном топливе. [1] Оценки его плотности энергии различаются: моделирование предсказываетПрогнозируется 10–33 кДж/г , что составляет160%–300% плотности энергии октогена . [43] [44]

cg-N также очень жесткий с модулем объемной упругости около298 ГПа , аналогично алмазу. [41]

Поли-Н

Другой сетчатый твердый азот, называемый поли-N и сокращенно p N, был предсказан в 2006 году. [23] p N имеет пространственную группу C 2/ c и размеры ячейки a = 5,49 Å, β = 87,68°. Другие полимерные формы более высокого давления предсказаны в теории, и металлическая форма ожидается, если давление достаточно высокое. [45]

Другие

Другие фазы твердого диазота называются ζ'-N 2 и κ-N 2 . [38]

Массовые свойства

В58 К предел прочности при сжатии составляет 0,24  МПа . Прочность увеличивается с понижением температуры, достигая 0,54 МПа при 40,6 К. Модуль упругости изменяется от 161 до 225 МПа в том же диапазоне. [46]

Теплопроводность твердого азота составляет 0,7 Вт м −1  К −1 . [47] Теплопроводность изменяется в зависимости от температуры, и соотношение определяется выражением k = 0,1802×T 0,1041  Вт м −1  К −1 . [48] Удельная теплоемкость определяется выражением 926,91×e 0,0093 Т джоулей на килограмм на кельвин. [48] При температуре 50  К он прозрачный, а при 20 К белый.

Азотный иней имеет плотность 0,85 г см −3 . [49] Как объемный материал кристаллы спрессованы вместе, и их плотность близка к плотности воды. Она зависит от температуры и определяется как ρ = 0,0134 T 2 − 0,6981 T + 1038,1 кг/м 3. [48] Объемный коэффициент расширения определяется как 2×10−6 T 2 − 0,0002 T + 0,006 K −1 . [48]

Показатель преломления при 6328 Å равен 1,25 и практически не меняется с температурой. [49]

Скорость звука [ требуется разъяснение ] в твердом азоте составляет 1452 м/с при 20 К и 1222 м/с при 44 К. Продольная скорость колеблется от 1850 м/с при 5 К до 1700 м/с при 35 К. С повышением температуры азот меняет фазу, и продольная скорость быстро падает в небольшом диапазоне температур до значений ниже 1600 м/с, а затем медленно падает до 1400 м/с вблизи точки плавления. Поперечная скорость намного ниже и составляет от 900 до 800 м/с в том же диапазоне температур. [17]

Модуль объемной упругости sN 2 составляет 2,16 ГПа при 20 К и 1,47 ГПа при 44 К. [17] При температурах ниже 30 К твердый азот будет подвергаться хрупкому разрушению , особенно если деформация прикладывается быстро. Выше этой температуры режим разрушения - пластичное разрушение . Снижение температуры на 10 К делает твердый азот в 10 раз жестче. [17]

Связанные вещества

Под давлением азот может образовывать кристаллические ван-дер-ваальсовы соединения с другими молекулами. Он может образовывать орторомбическую фазу с метаном выше 5 ГПа. [50] С гелием образуется He(N 2 ) 11. [20] N 2 кристаллизуется с водой в азотном клатрате и в смеси с кислородом O 2 и водой в воздушном клатрате. [51]

Гелий

Твердый азот может растворять 2 мольных % гелия под давлением в его неупорядоченных фазах, таких как γ-фаза. При более высоком давлении 9 мольных % гелия, He может реагировать с ε-азотами с образованием гексагонального двупреломляющего кристаллического ван-дер-ваальсового соединения. Элементарная ячейка содержит 22 атома азота и 2 атома гелия. Она имеет объем 580 Å3 при давлении 11 ГПа, уменьшаясь до 515 Å3 при 14 ГПа. [20] Она напоминает ε-фазу. [52] При 14,5 ГПа и 295 К элементарная ячейка имеет пространственную группу P63 / m и a= 7,936 Å c=9,360 Å. При 28 ГПа происходит переход, при котором ориентация молекул N2 становится более упорядоченной. Когда давление на He(N 2 ) 11 превышает 135 ГПа, вещество меняет цвет с прозрачного на черный и принимает аморфную форму, похожую на η-N 2 . [53]

Метан

Твердый азот может кристаллизоваться с некоторым количеством твердого метана. При 55 К молярный процент может составлять до 16,35% CH 4 , а при 40 К только 5%. В дополнительной ситуации твердый метан может включать некоторое количество азота в своих кристаллах, до 17,31% азота. По мере понижения температуры меньше метана может растворяться в твердом азоте, а в α-N 2 наблюдается значительное падение растворимости метана. Эти смеси распространены во внешних объектах Солнечной системы, таких как Плутон , на поверхности которых присутствуют как азот, так и метан . [54] При комнатной температуре существует клатрат метана и азота в соотношении 1:1, образованный при давлении более 5,6 ГПа. [55]

Окись углерода

Молекула оксида углерода (CO) очень похожа на молекулу диазота по размеру, и она может смешиваться во всех пропорциях с твердым азотом без изменения кристаллической структуры. Оксид углерода также обнаружен на поверхности Плутона и Тритона в концентрациях ниже 1%. Изменения в ширине инфракрасной линии поглощения оксида углерода могут выявить концентрацию. [56]

Благородные газы

Атомы неона или ксенона также могут быть включены в твердый азот в β и δ фазах. Включение неона сдвигает границу фаз β−δ к более высоким давлениям. [57] Аргон также очень хорошо смешивается с твердым азотом. [57] Для составов аргона и азота с 60% до 70% азота гексагональная форма остается стабильной до 0 К. [58] Ван -дер-ваальсово соединение ксенона и азота существует выше 5,3 ГПа. [57] Ван-дер-ваальсово соединение неона и азота было показано с помощью спектроскопии Рамана . [57] Соединение имеет формулу (N 2 ) 6 Ne 7 . Оно имеет гексагональную структуру с a = 14,400 c = 8,0940 при давлении 8 ГПа. Ван-дер-ваальсово соединение с аргоном неизвестно. [59]

Водород

С дидейтерием клатрат (N 2 ) 12 D 2 образуется при температуре около 70  ГПа . [60]

Кислород

Твердый азот может замещаться кислородом O 2 на одну пятую и при этом сохранять ту же кристаллическую структуру. [61] δ-N 2 может замещаться до 95% O 2 и сохранять ту же структуру. Твердый O 2 может иметь только твердый раствор 5% или менее N 2 . [61]

Использовать

Твердый азот используется в смеси шлама с жидким азотом для более быстрого охлаждения, чем при использовании только жидкого азота, что полезно для таких применений, как криоконсервация спермы . [62] Полутвердую смесь также можно назвать шламовым азотом [63] или SN2. [64]

Твердый азот используется в качестве матрицы, на которой можно хранить и изучать реактивные химические вещества, такие как свободные радикалы или изолированные атомы. [65] Одним из вариантов использования является изучение диазотных комплексов металлов в изоляции от других молекул. [66]

Реакции

При облучении твердого азота высокоскоростными протонами или электронами образуется несколько реактивных радикалов, включая атомарный азот (N), катионы азота (N + ), катион диазота (N 2 + ), радикалы триазота (N 3 и N 3 + ) и азид (N 3 − ). [67]

Примечания

  1. ^ Внутри элементарной ячейки атомы расположены в позициях ( x , x ,0), (- x ,- x ,0), ( 1 ⁄ 2 + x , 1 ⁄ 2 - x , 1 ⁄ 2 ), ( 1 ⁄ 2 - x , 1 ⁄ 2 + x , 1 ⁄ 2 ) , где x = (молекулярное межатомное расстояние) / ( √ 8 a ) . Это соответствует молекулам, выстроенным в ряды конец к концу по диагонали на плоскости ab. Эти ряды складываются бок о бок с молекулами, смещенными на половину их длины, образуя слои в плоскости (001), перпендикулярной оси c . Затем слои накладываются друг на друга, каждый из которых повернут на90° по отношению к плоскости ниже.
  2. ^ Из-за принципа неопределенности электронные волновые функции для N 2 имеют бесконечную протяженность. Указанные размеры соответствуют произвольному обрезанию при электронной плотности 0,0135 (e − )/ Å3 .
  3. ^ Температура фазового перехода ε-δ существенно меняется с давлением. При 2 ГПа переход происходит около 50 К. [22]

Ссылки

  1. ^ abcdef Еремец, МИ; Гаврилюк, АГ; Серебряная, НР; Троян, ИА; Дзивенко, ДА; Бёлер, Р.; Мао, ХК; Хемли, Р.Дж. (2004). "Структурное преобразование молекулярного азота в односвязанное атомное состояние при высоких давлениях" (PDF) . Журнал химической физики . 121 (22): 11296–300. Bibcode :2004JChPh.12111296E. doi :10.1063/1.1814074. PMID  15634085. S2CID  25122837.
  2. ^ Ольшевский, К (1884). «Новые эссе о сжижении водорода. Затвердевание и критика давления азота». Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences (на французском языке). 98 : 913–915.
  3. ^ Коэн, EGD (1 января 1977 г.). «К абсолютному нулю: в течение последних трех столетий попытки приблизиться к абсолютному нулю температуры привели к открытию многих важных явлений, включая сверхпроводимость и сверхтекучесть». American Scientist . 65 (6): 752–758. Bibcode :1977AmSci..65..752C. JSTOR  27848176.
  4. ^ Михальченко, Р. С.; Гетманец, В. Ф.; Архипов, В. Т. (сентябрь 1972 г.). «Особенности теплопередачи в пористом твердом азоте». Журнал инженерной физики . 23 (3): 1075–1081. Bibcode :1972JEP....23.1075M. doi :10.1007/BF00832213. S2CID  121585322.
  5. ^ ab "Загадочные плавающие холмы Плутона". NASA. 2016-02-04 . Получено 1 мая 2016 г.
  6. ^ "Поток азотного льда, обнаруженный на поверхности Плутона после пролета New Horizons". ABC . 25 июля 2015 г. Получено 6 октября 2015 г.
  7. ^ ab McKinnon, William B.; Kirk, Randolph L. (2014). «Тритон». В Spohn, Tilman; Breuer, Doris; Johnson, Torrence (ред.). Энциклопедия Солнечной системы (3-е изд.). Амстердам; Бостон: Elsevier . стр. 861–882. ​​ISBN 978-0-12-416034-7.
  8. ^ "Neptune: Moons: Triton". NASA . Архивировано из оригинала 15 октября 2011 г. Получено 21 сентября 2007 г.
  9. ^ Лид, Дэвид Р. (1990–1991). CRC Handbook of Physics and Chemistry (71-е изд.). Бока-Ратон, Энн-Арбор, Бостон: CRC Press, inc. стр. 4–22 (одна страница).
  10. ^ abcdefgh Тонков, Е. Ю.; Понятовский, Е. Г. (15 ноября 2004 г.). Фазовые превращения элементов под высоким давлением. CRC Press. С. 126–132. ISBN 978-0-8493-3367-5.
  11. ^ abc Мукерджи, Гаутам Дев; Бёлер, Рейнхард (30 ноября 2007 г.). "Кривая плавления азота при высоком давлении и фазовый переход жидкость-жидкость". Physical Review Letters . 99 (22): 225701. Bibcode : 2007PhRvL..99v5701M. doi : 10.1103/PhysRevLett.99.225701. PMID  18233298.
  12. ^ ab Fray, N.; Schmitt, B. (декабрь 2009 г.). «Сублимация льдов, представляющих астрофизический интерес: библиографический обзор». Planetary and Space Science . 57 (14–15): 2053–2080. Bibcode :2009P&SS...57.2053F. doi :10.1016/j.pss.2009.09.011.
  13. ^ Омар, МХ; Докупил, З. (1962-01-01). "Некоторые дополнительные измерения парожидкостного равновесия системы водород-азот при температурах выше тройной точки азота". Physica . 28 (1): 33–43. Bibcode :1962Phy....28...33O. doi :10.1016/0031-8914(62)90089-7. ISSN  0031-8914.
  14. ^ Seidel, GM; Maris, HJ; Williams, FIB; Cardon, JG (2 июня 1986 г.). «Сверхохлаждение жидкого водорода». Physical Review Letters . 56 (22): 2380–2382. Bibcode : 1986PhRvL..56.2380S. doi : 10.1103/PhysRevLett.56.2380. PMID  10032971.
  15. ^ Омар, МХ; Докупил, З. (май 1962). «Растворимость азота и кислорода в жидком водороде при температурах от 27 до 33 К». Physica . 28 (5): 461–471. Bibcode :1962Phy....28..461O. doi :10.1016/0031-8914(62)90033-2.
  16. ^ Кохенбургер, Томас М.; Громанн, Штеффен; Ольрих, Лотар Р. (2015). «Оценка двухступенчатого каскада смешанного хладагента для охлаждения ВТС ниже 60 К». Physics Procedia . 67 : 227–232. Bibcode : 2015PhPro..67..227K. doi : 10.1016/j.phpro.2015.06.039 .
  17. ^ abcd Ямашита, Ясуюки; Като, Манабу; Аракава, Масахико (июнь 2010 г.). «Экспериментальное исследование реологических свойств поликристаллического твердого азота и метана: последствия для тектонических процессов на Тритоне». Icarus . 207 (2): 972–977. Bibcode :2010Icar..207..972Y. doi :10.1016/j.icarus.2009.11.032.
  18. ^ abc Schuch, AF; Mills, RL (1970). «Кристаллические структуры трех модификаций азота 14 и азота 15 при высоком давлении». Журнал химической физики . 52 (12): 6000–6008. Bibcode : 1970JChPh..52.6000S. doi : 10.1063/1.1672899.
  19. ^ ab Cromer, DT; Mills, RL; Schiferi, D.; Schwalbe, LA (15 января 1981 г.). «Структура N2 при 49 кбар и 299 К». Acta Crystallographica Раздел B: Структурная кристаллография и кристаллохимия . 37 (1): 8–11. Bibcode :1981AcCrB..37....8C. doi :10.1107/S0567740881002070.
  20. ^ abcde Vos, WL; Finger, LW; Hemley, RJ; Hu, JZ; Mao, HK; Schouten, JA (2 июля 1992 г.). "Высокодавленное соединение Ван-дер-Ваальса в твердых смесях азота и гелия". Nature . 358 (6381): 46–48. Bibcode :1992Natur.358...46V. doi :10.1038/358046a0. S2CID  4313676.
  21. ^ Тассини, Леонардо; Горелли, Федерико; Уливи, Лоренцо (2005-02-04). "Высокотемпературные структуры и ориентационный беспорядок в сжатом твердом азоте". Журнал химической физики . 122 (7): 074701. Bibcode : 2005JChPh.122g4701T. doi : 10.1063/1.1849154. ISSN  0021-9606. PMID  15743259.
  22. ^ Миллс, Р. Л.; Олингер, Барт; Кромер, Д. Т. (1986). «Структуры и фазовые диаграммы N2 и CO до 13 ГПа с помощью рентгеновской дифракции». Журнал химической физики . 84 (5): 2837. Bibcode : 1986JChPh..84.2837M. doi : 10.1063/1.450310 .
  23. ^ abc Kotakoski, J.; Albe, K. (10 апреля 2008 г.). "Расчеты из первых принципов для твердого азота: сравнительное исследование фаз высокого давления". Physical Review B. 77 ( 14): 144109. Bibcode :2008PhRvB..77n4109K. doi :10.1103/PhysRevB.77.144109.
  24. ^ NIMS. "Atom Work Materials Database" . Получено 3 октября 2015 г.
  25. ^ Ланиэль, Доминик; Трибель, Флориан; Асландуков, Андрей; Спендер, Джеймс; Раньери, Умбертолука; Федотенко, Тимофей; Глазырин, Константин; Брайт, Элеонора Лоуренс; Харитон, Стелла; Пракапенко, Виталий Б.; Абрикосов, Игорь А.; Дубровинский, Леонид; Дубровинская, Наталья (2023-10-05). "Название: Определение структуры ζ-N2 из монокристаллической рентгеновской дифракции и теоретическое предложение для образования аморфного азота". Nature Communications . 14 (1): 6207. doi :10.1038/s41467-023-41968-2. ISSN  2041-1723. PMC 10556017 . PMID  37798268. 
  26. ^ abc Гончаров, А.; Грегорьянц, Э. (15 апреля 2004 г.). Твердый азот в экстремальных условиях высокого давления и температуры. Специальные коллекции Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе (отчет). Химия в экстремальных условиях. Архивировано (PDF) из оригинала 28 января 2017 г. . Получено 6 декабря 2021 г. .
  27. ^ Gregoryanz, E.; Goncharov, AF; Hemley, RJ; Mao, HK; Somayazulu, M.; Shen, G. (13 декабря 2002 г.). «Рамановские, инфракрасные и рентгеновские доказательства новых фаз азота при высоких давлениях и температурах». Phys. Rev. B. 66 ( 22): 224108. Bibcode : 2002PhRvB..66v4108G. doi : 10.1103/physrevb.66.224108.
  28. ^ Тернбулл, Р.; Ханфланд, М.; Биннс, Дж.; Мартинес-Каналес, М.; Фрост, М.; Маркес, М.; Хауи, Р.; Грегорьянц, Э. (9 ноября 2018 г.). «Необычно сложная фаза плотного азота в экстремальных условиях». Nature Communications . 9 (1): 4717. Bibcode :2018NatCo...9.4717T. doi :10.1038/s41467-018-07074-4. PMC 6226474 . PMID  30413685. 
  29. ^ "Никогда ранее не виданный "черный азот" зажигает головоломку в периодической таблице". Новый Атлас . 2 июня 2020 г. Получено 16 июля 2020 г.
  30. ^ «Черный азот» — ученые решают загадку периодической таблицы. На: SciTechDaily. 6 июня 2020 г.
  31. ^ Ланиэль, Доминик; Винклер, Бьорн; Федотенко, Тимофей; Пахомова, Анна; Харитон, Стелла; Мильман, Виктор; Пракапенко, Виталий; Дубровинский, Леонид; Дубровинская, Наталья (2020-05-28). "Высокотемпературный полимерный аллотроп азота со структурой черного фосфора". Physical Review Letters . 124 (21): 216001. arXiv : 2003.02758 . Bibcode : 2020PhRvL.124u6001L. doi : 10.1103/PhysRevLett.124.216001. ISSN  0031-9007. PMID  32530671. S2CID  212414928.
  32. ^ Делберт, Кэролайн (4 июня 2020 г.). «Ученые создали черный азот». Popular Mechanics . Получено 16 июля 2020 г. .
  33. ^ Минералогия сверхвысоких давлений: физика и химия глубоких недр Земли . Хемли, Рассел Дж. (Рассел Джулиан). Вашингтон, округ Колумбия: Минералогическое общество Америки. 1998. ISBN 0-939950-48-0. OCLC  40542380.{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
  34. ^ Laniel, D.; Geneste, G.; Weck, G.; Mezouar, M.; Loubeyre, P. (2019-02-11). "Гексагональная слоистая полимерная азотная фаза, синтезированная около 250 ГПа". Physical Review Letters . 122 (6): 066001. Bibcode : 2019PhRvL.122f6001L. doi : 10.1103/PhysRevLett.122.066001. ISSN  0031-9007. PMID  30822079. S2CID  73462260.
  35. ^ ab Hirshberg, Barak; Krylov, Anna I.; Gerber, R. Benny (январь 2014 г.). «Расчеты предсказывают стабильный молекулярный кристалл N8» (PDF) . Nature Chemistry . 6 (1): 52–56. Bibcode :2014NatCh...6...52H. doi :10.1038/nchem.1818. ISSN  1755-4349. PMID  24345947.
  36. ^ Duwal, Sakun; Ryu, Young-Jay; Kim, Minseob; Yoo, Choong-Shik; Bang, Sora; Kim, Kyungtae; Hur, Nam Hwi (2018-04-07). "Преобразование азида гидразиния в молекулярный N8 при 40 ГПа". Журнал химической физики . 148 (13): 134310. Bibcode : 2018JChPh.148m4310D. doi : 10.1063/1.5021976 . ISSN  0021-9606. OSTI  1432864. PMID  29626901.
  37. ^ ab Michael J. Greschner et al. (апрель 2016 г.). «Новый аллотроп азота как материал с высокой плотностью энергии». Журнал физической химии A 120(18). doi:10.1021/acs.jpca.6b01655.
  38. ^ abc Plašienka, Dušan; Martoňák, Roman (7 марта 2015 г.). "Пути трансформации в твердом азоте высокого давления: от молекулярного N2 до полимерного cg-N". Журнал химической физики . 142 (9): 094505. arXiv : 1412.1246 . Bibcode : 2015JChPh.142i4505P. doi : 10.1063/1.4908161. PMID  25747092. S2CID  119112608.
  39. ^ Gregoryanz, Eugene; Goncharov, Alexander F.; Hemley, Russell J.; Mao, Ho-kwang (13 июля 2001 г.). "Аморфный азот высокого давления". Physical Review B. 64 ( 5): 052103. arXiv : cond-mat/0105101v1 . Bibcode : 2001PhRvB..64e2103G. doi : 10.1103/PhysRevB.64.052103. S2CID  119343638.
  40. ^ Mailhiot, C.; Yang, LH; McMahan, AK (1 декабря 1992 г.). «Полимерный азот». Physical Review B. 46 ( 22): 14419–14435. Bibcode : 1992PhRvB..4614419M. doi : 10.1103/PhysRevB.46.14419. PMID  10003540.
  41. ^ ab Boehler, Reinhard (ноябрь 2005 г.). «Алмазные ячейки и новые материалы». Materials Today . 8 (11): 34–42. doi : 10.1016/S1369-7021(05)71158-5 .
  42. ^ Еремец, Михаил И.; Гаврилюк, Александр Г.; Троян, Иван А.; Дзивенко, Димитро А.; Бёлер, Рейнхард (4 июля 2004 г.). «Кубическая форма азота с одинарной связью». Nature Materials . 3 (8): 558–563. Bibcode :2004NatMa...3..558E. doi :10.1038/nmat1146. PMID  15235595. S2CID  38483662.
  43. ^ Yoo, Choong-Shik (февраль 2003 г.). «Новые функциональные протяженные твердые тела в экстремальных условиях». DTIC . стр. 11. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Получено 5 октября 2015 г.
  44. ^ Бондарчук, Сергей В.; Минаев, Борис Ф. (2017). «Супервысокоэнергетическая плотность одинарной связи тригонального аллотропа азота — химический двойник кубической гош-формы азота». Физическая химия Химическая физика . 19 (9): 6698–6706. Bibcode : 2017PCCP...19.6698B. doi : 10.1039/C6CP08723J. PMID  28210733 – через Королевское химическое общество.
  45. ^ Ma, Yanming; Oganov, Artem R.; Li, Zhenwei; Xie, Yu; Kotakoski, Jani (9 февраля 2009 г.). "Novel High Pressure Structures of Polymeric Nitrogen". Physical Review Letters . 102 (6): 065501. Bibcode : 2009PhRvL.102f5501M. doi : 10.1103/PhysRevLett.102.065501. PMID  19257600.
  46. ^ Pederson, RC; Miller, CD; Arvidson, JM; Blount, K.; Schulze, M. (1998). «Проблемы, связанные с определением механических свойств твердого азота и композита твердого азота и алюминиевой пены (40 K – 61 K)». В Balachandran, UB; Gubser, DG; Hartwig, KT; Reed, R.; Warnes, WH; Bardos, VA (ред.). Достижения в криогенной технике (материалы) . Том 44. Springer Science & Business Media . стр. 339–347. ISBN 9781475790566.
  47. ^ Кук, Т.; Дэйви, Г. (июнь 1976 г.). «Плотность и теплопроводность твердого азота и углекислого газа». Криогеника . 16 (6): 363–369. Bibcode : 1976Cryo...16..363C. doi : 10.1016/0011-2275(76)90217-4.
  48. ^ abcd Троубридж, А. Дж.; Мелош, Х. Дж.; Стеклофф, Дж. К.; Фрид, АМ (1 июня 2016 г.). «Энергичная конвекция как объяснение полигонального рельефа Плутона». Nature . 534 (7605): 79–81. Bibcode :2016Natur.534...79T. doi :10.1038/nature18016. PMID  27251278. S2CID  6743360.Раздел «Методы»
  49. ^ ab Satorre, MA; Domingo, M.; Luna, R.; Santonja, C. (30 ноября 2004 г.). "Плотность метана и азота при различных температурах" (PDF) . Springer . Получено 1 октября 2015 г. .
  50. ^ Олдос, Кэтрин; Дегренье, Серж (2008). "Новые ван-дер-ваальсовы твердые фазы в бинарной системе метан-азот" (PDF) . Получено 21 сентября 2015 г.
  51. ^ Choukroun, Mathieu; Kieffer, Susan W.; Lu, Xinli; Tobie, Gabriel (2013). «Клатратные гидраты: последствия для обменных процессов во внешней Солнечной системе». Наука о Солнечной системе ICES . Библиотека астрофизики и космической науки. Том 356. С. 409–454. doi :10.1007/978-1-4614-3076-6_12. ISBN 978-1-4614-3075-9.
  52. ^ Olijnyk, H; Jephcoat, AP (15 декабря 1997 г.). "Исследования Рамана под высоким давлением смеси азота и гелия до 40 ГПа". Journal of Physics: Condensed Matter . 9 (50): 11219–11226. Bibcode : 1997JPCM....911219O. doi : 10.1088/0953-8984/9/50/022. S2CID  250867438.
  53. ^ Ninet, S. (1 января 2011 г.). "Структурные и вибрационные свойства соединения Ван-дер-Ваальса (N2)11He до 135 ГПа" (PDF) . Physical Review B. 83 ( 13): 134107. Bibcode : 2011PhRvB..83m4107N. doi : 10.1103/PhysRevB.83.134107.
  54. ^ Protopapa, S.; Grundy, WM; Tegler, SC; Bergonio, JM (июнь 2015 г.). «Коэффициенты поглощения бинарной ледяной системы метан–азот: последствия для Плутона». Icarus . 253 : 179–188. arXiv : 1503.00703 . Bibcode :2015Icar..253..179P. doi :10.1016/j.icarus.2015.02.027. S2CID  96796422.
  55. ^ Олдос, Кэтрин. «Новые ван-дер-ваальсовы твердые фазы в бинарной системе метан-азот» (PDF) . www.lightsource.ca . Получено 22 сентября 2015 г. .
  56. ^ Куирико, Эрик; Шмитт, Бернард (июль 1997 г.). «Спектроскопическое исследование CO, разбавленного в N2Ice: применение для Тритона и Плутона». Icarus . 128 (1): 181–188. Bibcode :1997Icar..128..181Q. doi :10.1006/icar.1997.5710.
  57. ^ abcd Kooi, ME; Schouten, JA (1 ноября 1999 г.). "Исследование Рамана под высоким давлением взаимной растворимости и образования соединений в Xe-N2 и NeN2" (PDF) . Physical Review B . 60 (18): 12635–12643. Bibcode :1999PhRvB..6012635K. doi :10.1103/PhysRevB.60.12635. S2CID  122473674.
  58. ^ Nosé, Shuichi; Klein, Michael L. (октябрь 1985 г.). «Исследование молекулярной динамики сплава (N2)67(Ar)29». Canadian Journal of Physics . 63 (10): 1270–1273. Bibcode :1985CaJPh..63.1270N. doi :10.1139/p85-209.
  59. ^ Lotz, HT; Schouten, JA (19 июня 2001 г.). "Фазовое поведение системы N2-Ar при высоких давлениях: исследование методом рамановской спектроскопии". Physical Review B. 64 ( 2): 024103. Bibcode : 2001PhRvB..64b4103L. doi : 10.1103/PhysRevB.64.024103.
  60. ^ Ким, Минсеоб; Ю, Чунг-Шик (2011). «Высокоотталкивающее взаимодействие в новом включении D2–N2 соединения при высоком давлении: Рамановские и рентгеновские доказательства». Журнал химической физики . 134 (4): 044519. Bibcode : 2011JChPh.134d4519K. doi : 10.1063/1.3533957. PMID  21280760.
  61. ^ ab Sihachakr, D.; Loubeyre, P. (15 октября 2004 г.). "Смеси O2 / N2 под давлением: структурное исследование бинарной фазовой диаграммы при 295 К". Physical Review B. 70 ( 13): 134105. Bibcode :2004PhRvB..70m4105S. doi :10.1103/PhysRevB.70.134105.
  62. ^ Сансинена, М.; Сантос, М.В.; Зарицкий, Н.; Чирифе, Дж. (май 2012 г.). «Сравнение теплопередачи в жидком и жидком азоте с помощью численного моделирования скоростей охлаждения для французских соломинок, используемых для криоконсервации спермы». Териогенология . 77 (8): 1717–1721. doi :10.1016/j.theriogenology.2011.10.044. PMID  22225685.
  63. ^ Шутте, Элиан; Пиччоло, Грейс Ли; Каплан, Дэвид С. (2004). Медицинские изделия тканевой инженерии (TEMP). ASTM International. стр. 8. ISBN 9780803134713.
  64. ^ Порку, Элеонора; Чиотти, Патриция; Вентуроли, Стефано (6 декабря 2012 г.). Справочник по криоконсервации яйцеклеток человека. Издательство Кембриджского университета. п. 33. ISBN 9781139851022.
  65. ^ Беккер, Эдвин Д.; Пиментел, Джордж К. (1956). «Спектроскопические исследования реактивных молекул методом матричной изоляции». Журнал химической физики . 25 (2): 224. Bibcode : 1956JChPh..25..224B. doi : 10.1063/1.1742860.
  66. ^ Озин, Джеффри А.; Воет, Энтони Вандер (15 октября 1973 г.). «Двойные комплексы диазота родия, Rh(N2)n (где n= 1–4), в низкотемпературных матрицах». Канадский журнал химии . 51 (20): 3332–3343. doi : 10.1139/v73-498 .
  67. ^ Wu, Yu-Jong; Chen, Hui-Fen; Chuang, Shiang-Jiun; Huang, Tzu-Ping (10 декабря 2013 г.). "Спектры поглощения дальнего ультрафиолета N3 и N2+, генерируемые электронами, ударяющими газообразный N 2". The Astrophysical Journal . 779 (1): 40. Bibcode :2013ApJ...779...40W. doi : 10.1088/0004-637X/779/1/40 .

Внешние ссылки