Ученые исследовали благородные газы с помощью трехмерной электронной дифракции

Благородные газы считаются нереактивными, но 60 лет назад Нил Бартлетт впервые показал способ соединения ксенона. И даже создал оранжево-жёлтое твёрдое вещество XePtF6.

Поскольку вырастить крупные кристаллы инертных газов сложно, некоторые их свойства остаются неизвестными. Сейчас учёные изучили крошечные кристаллиты соединений инертных газов.

О структуре нескольких соединений ксенона они сообщают в журнале ACS Central Science.

После открытия Бартлетта, отмеченного Международным историческим химическим памятником, были синтезированы сотни соединений инертных газов. Некоторые из них были изучены с помощью монокристаллической рентгеновской дифракции.

Однако благородные газы в кристаллах чувствительны к влаге в воздухе. Из-за этого свойства такие кристаллы сложно изучать: они требуют специальных методик и оборудования для выращивания крупных кристаллов, подходящих для рентгенодифракционного анализа. Поэтому детальная структура первого соединения ксенона и некоторых других соединений до сих пор не известна исследователям.

Учёные Лукаш Палатинус, Матич Лозиншек и их коллеги применили метод трёхмерной дифракции электронов к кристаллитам ксенонсодержащих соединений. Этот метод ранее использовался для исследования наноразмерных кристаллов, которые стабильны на воздухе. Однако он не применялся для изучения чувствительных к воздуху соединений.

Исследователи синтезировали три соединения дифторида ксенона и тетрафторида марганца. В результате получились красные кристаллы и розовые кристаллические порошки.

Чтобы сохранить стабильность образцов, их охлаждали жидким азотом. Затем образцы помещали в просвечивающий электронный микроскоп, предварительно защитив несколькими слоями.

Команда измерила длины и углы связей ксенон-фторид и марганец-фторид для нанометровых кристаллов розового порошка с помощью трёхмерной дифракции электронов. После полученные структуры сравнили с результатами, которые были получены на более крупных кристаллах винно-красного цвета с использованием монокристаллической рентгеновской дифракции.

Исследователи выяснили, что оба метода хорошо согласуются, несмотря на небольшие различия. Результаты показали следующую структуру соединений:

• 3XeF2-2MnF4 — бесконечные зигзагообразные цепочки;
• XeF2-MnF4 — кольца;
• XeF2-2MnF4 — двойные цепи, похожие на лестницу.

Успешная демонстрация трёхмерной дифракции электронов на соединениях ксенона позволяет использовать этот метод для определения структуры XePtF6 и других сложных соединений благородных газов, которые не поддавались описанию десятилетиями. Также метод подойдёт для работы с другими чувствительными к воздуху веществами.

14.08.2024