Katı hidrojen - Solid hydrogen

Katı hidrojen , hidrojenin erime noktasının 14.01 K (-259.14 ° C; -434.45 ° F) altına düşürülmesiyle elde edilen hidrojen elementinin katı halidir . İlk kez 1899'da James Dewar tarafından toplanmış ve Annales de Chimie et de Physique , 7. seri, cilt. 3'te "Sur la solidification de l'hydrogène" (İngilizce: Hidrojenin katılaşması üzerine) başlığıyla yayınlanmıştır . 18, Ekim 1899 Katı hidrojen 0.086 g / cc bir yoğunluğa sahip 3 en düşük yoğunluklu katı bir adrestir.

Moleküler katı hidrojen

Düşük sıcaklıklarda ve 400 GPa civarında hidrojen, ayrık lH oluşan katı fazın bir dizi oluşturan basınçlarda 2 molekülü. Faz I , düşük sıcaklıklarda ve basınçlarda meydana gelir ve serbest H | dönen bir altıgen yakın şekilde sıkışmış dizi oluşmaktadır 2 molekülleri. Düşük sıcaklıkta basıncın artırılmasıyla, 110 GPa'ya kadar Faz II'ye geçiş gerçekleşir. Faz II, H olan bir kırık simetri yapısı 2 molekülleri, artık serbest dönebilmesidir. Basınç düşük sıcaklıkta daha da arttırılırsa , yaklaşık 160 GPa'da bir Faz III ile karşılaşılır. Sıcaklığın arttırılması üzerine, 220 GPa'nın üzerindeki bir basınç aralığında birkaç yüz kelvin sıcaklıkta bir Faz IV'e geçiş gerçekleşir.

Moleküler katı hidrojenin farklı fazlarının atomik yapılarını belirlemek son derece zordur, çünkü hidrojen atomları X ışınlarıyla çok zayıf bir şekilde etkileşir ve elmas örs hücrelerinde yalnızca küçük katı hidrojen örnekleri elde edilebilir, böylece X ışını kırınımı çok sınırlı yapılar hakkında bilgi. Yine de, örneklerin Raman spektrumlarında ani değişikliklere bakılarak faz geçişleri tespit edilebilir . Ayrıca, atomik yapılar, deneysel Raman spektrumları ve birinci prensip modellemesinin bir kombinasyonundan çıkarılabilir. Yoğunluk fonksiyonel teorisi hesaplamaları, her faz için aday atomik yapıları aramak için kullanılmıştır. Bu aday yapılar, deneysel spektrumlara uygun olarak düşük serbest enerjilere ve Raman spektrumlarına sahiptir. Kuantum Monte Carlo yöntemleri, harmonik olmayan titreşim etkilerinin birinci ilke muamelesiyle birlikte, bu yapıların göreceli Gibbs serbest enerjilerini elde etmek ve dolayısıyla deneyle makul niceliksel uyum içinde olan teorik bir basınç-sıcaklık faz diyagramı elde etmek için kullanılmıştır. Bu temelde, Faz II'nin P 2 1 / c simetrisinin moleküler bir yapısı olduğuna inanılmaktadır ; Faz III, çarpık bir altıgen düzenlemede düz molekül katmanlarından oluşan bir C2 / c simetri yapısıdır (veya benzerdir) ; ve Faz IV, güçlü bir şekilde bağlanmış moleküllerin alternatif katmanlarından ve zayıf bir şekilde bağlanmış grafen benzeri tabakalardan oluşan bir Pc simetrisi yapısıdır (veya benzerdir) .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar