Еще со школы мы знаем, что NaCl - это архетипическое ионное соединение.
Будучи менее электроотрицательным, натрий отдает свой электрон хлору, который, следуя "правилу октета", приобретает электронную конфигурацию 8- электроного благородного газа. Все законы гласят, что NaCl - единственно возможное соединение, образующееся из хлора и натрия. Исследовательская группа во главе с Артемом Р. Огановым, профессором кристаллографии, открыла новые хлориды натрия, которые требуют пересмотра учебников химии. В своей статье " Непредвиденные стабильные стехиометрии из хлоридов натрия ", опубликованной в последнем номере журнала "Наука", они предсказали стабильность соединений, которые невозможны с точки зрения классической химии - NaCl3 , NaCl7 , Na3Cl , Na2Cl3 или Na2Cl.
"Из школьной химии мы знаем, что простое правило баланса заряда относится ко всем стабильных соединениям. В ионных соединений атомы хлора имеют формальный заряд -1, а натрия - +1 , следовательно, единственным возможным соединением будет NaCl . Это исключает, например, такие комбинации, как NaCl2, NaCl5 и Na2Cl3. Тем не менее, можно выполнить расчет и увидеть, что в результате повышения давления большое количество «странных» соединений может быть успешно стабилизировано. В этот момент традиционные правила перестают работать", - . говорит Оганов.
Экзотические соединения не только расширяют наше понимание химии, но и могут найти новые практические применения в будущем. Например, NaCl7, NaCl3, Na3Cl2 и Na2Cl - металлы (что объясняет кажущееся нарушение электронейтральности с точки зрения "правила баланса заряда" неприменимого к металлам), и только одна полупроводниковая фаза NaCl3 стабильна в диапазоне давлений от 250 до 480 тыс. атмосфер . Металлический Na3Cl имеет уникальную структуру. Он состоит из чередующихся слоев NaCl и чистых слоев натрия. Чередование слоев хлорида натрия (диэлектрика) со слоями натрия (проводника), делают поэтому кристалл в целом уникальным квази-двумерным проводником. Такие интересные эффекты показали недавно обнаруженные вещества.
Новые хлориды натрия не просто фантазия или экзотический результат вычислений. Александр Гончаров, физик-экспериментатор из Института Карнеги в Вашингтоне, воспроизвел высокие давления, необходимые для стабилизации нестандартных хлоридов натрия в своей лаборатории, и подтвердил существование соединений, предсказанных Огановым.
Оганов считает новые вещества первыми признаками новой главы химии. Такие необычные соединения могут существовать, например, в недрах планет с высоким давлением.
"Я думаю, что хлорид натрия не может быть исключением. Скорее всего, мы столкнулись с новым классом соединений, которые будут отображаться в широком диапазоне химических систем. Мы подтвердили это для хлорида калия, где фазовая диаграмма еще богаче. Для формирования системы магний- кислород, мы предсказывали два новых соединения, MgО2 и Mg3O2. Мы предполагаем, что в недрах Земли силикат магния всегда представляет собой MgSiO3 или Mg2SiO4, но сейчас мы спрашиваем себя - а не может ли быть иначе? Каменное ядро Юпитера, например, может содержать собственные неожиданные силикаты " - предполагает Оганов .
Хотя существование этих новых соединений было подтверждено экспериментально , характер их устойчивости не во всех случаях понятен.
