• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Badania odkrywają, że atomy mogą się wiązać

    18.01.2010. 15:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Od wielu lat molekuła dimera berylu zadziwiała chemików. Ostatnie pomiary pomogły naukowcom zidentyfikować 11 poziomów oscylacji, a teraz amerykańsko-czeski zespół naukowców rzuca światło na 12 poziom. Odkrycia opublikowano w magazynie Science.

    Dimer berylu złożony z dwóch atomów jest stałym metalem toksycznym, występującym w minerałach, które można wykorzystywać w stopach z innymi metalami do różnych zastosowań takich jak części do broni nuklearnej - wyjaśnia dr Krzysztof Szalewicz i dr Konrad Patkowski z Uniwersytetu Delaware w USA oraz Vladim?r Spirko, chemik z Czeskiej Akademii Nauk.

    Naukowcy przypuszczali dawniej, że dwa atomy tworzące dimer berylu odbiły się od siebie. Dr Patkowski, naczelny autor raportu, mówi, że te hipotezy opierały się na podstawowej teorii chemicznej, która wyjaśnia w jaki sposób elektrony w molekule zajmują różne orbity. Niemniej ponad 40 lat temu naukowcy odkryli, że w rzeczywistości te dwa atomy wiążą się ze sobą.

    Jednak podejmowane próby zbadania sił wiążących atomy berylu dawały bardzo różne wyniki. Przenosząc się z przeszłości do maja 2009 r., zespół z Uniwersytetu Emory w USA odkrywa energię oscylacyjną wiążących atomów na 11 poziomach. Wreszcie naukowcom udało się pogodzić modele teoretyczne i eksperymentalne.

    "Molekuły oscylują, zatem odległość między atomami zmienia się w czasie. Molekuła po prostu nie może usiedzieć na miejscu bez oscylowania" - mów dr Patkowski. "Im większa jest energia oscylacyjna molekuły, tym bardziej atomy oddalają się od swojego położenia równowagi."

    W ramach ostatnich badań naukowcy potwierdzili dwunasty, najwyższy poziom oscylacji molekuły berylu. Kluczem do tego odkrycia były prace na morfingiem prowadzone przez dr Spirko. Naukowcy mogą wprowadzić proste zmiany do teoretycznej krzywej energii oddziaływania, aby zapewnić zgodność z odkryciami eksperymentalnymi - twierdzi zespół. "Wersje morfingowe potencjalnej energii, dopasowane do danych doświadczalnych, ściśle odwzorowują zaobserwowane widma" - wyjaśniają.

    "Wyniki [zespołu Emory] są zgodne z naszymi, a wyjaśnienie wcześniejszej tajemniczej niezgodności między wynikami doświadczeń a obliczeniami teoretycznymi przyniosło prawdziwą satysfakcję" - mówi dr Patkowski. "Ich prace pokazały, że podążamy w dobrym kierunku."

    "Dimer berylu jest powszechnie wykorzystywany w badaniach porównawczych w fizyce doświadczalnej i teoretycznej, ale sama molekuła z pewnością powszednia nie jest" - podkreśla. "To prototypowy system, który jest mały i nieprzyjemny zarówno w badaniach eksperymentalnych ze względu na swoją toksyczność i reaktywność, jak i w badaniach teoretycznych ze względu na słabe sprawdzanie się w tym przypadku standardowych metod chemii kwantowej" - dodaje.

    "Jeżeli chodzi o tę molekułę, to ciekawym jest fakt, że zgodnie z podstawową wiedzą chemiczną atomy nie będą się wiązać, a jednak się wiążą i to całkiem mocno. To dobry model do opracowywania nowych teorii w fizyce molekularnej."

    Badania zostały dofinansowane w części przez Czeską Akademię Nauk i czeskie Ministerstwo Edukacji, Młodzieży i Sportu.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych. Drganie charakterystyczne pewnej grupy atomów – takie drganie normalne molekuły, w którym amplitudy wychyleń zrębów (rdzeni) atomowych należącej do jednego ugrupowania (grupy funkcyjnej) są istotnie większe niż amplitudy wychyleń pozostałych zrębów. Innymi słowy, drganie pewnego ugrupowania znajdującego się w molekule ma decydujący wkład w drganie o tej charakterystycznej częstości. Jako dobry przykład służy drganie rozciągające grupy hydroksylowej. Jest to drganie o częstotliwości z zakresu 3500 do 4000 cm, w którym zręby atomowe tlenu i połączonego z nim bezpośrednio wodoru drgają z dużo większą amplitudą niż zręby pozostałych pierwiastków tworzących molekułę. Fluorek berylu – sól berylowa kwasu fluorowodorowego o wzorze sumarycznym BeF2. Ta biała substancja stała jest głównym prekursorem do wytwarzania metalicznego berylu. Jego konstrukcja jest podobna do tej z kwarcu, ale BeF2 jest dobrze rozpuszczalny w wodzie.

    Dichloroeten – związek chemiczny należący do węglowodorów nienasyconych (alkeny). Zawiera 2 atomy węgla, 2 atomy chloru oraz 2 atomy wodoru. Realizm wewnętrzny - stanowisko metafizyczne zaproponowane przez Hilary Putnama. Jest to stanowisko pośrednie pomiędzy realizmem metafizycznym, a antyrealizmem. Charakteryzuje się ono połączeniem antyrealistycznego założenia o relatywizmie pojęciowym z przekonaniem, że prawda jest zależna od świata. Relatywizm pojęciowy mówi, że zależnie od teorii, którą przyjmujemy, słowa "istnieje", czy "jest prawdziwy" mają różne, wewnętrzne dla teorii sensy. Stanowisko Putnama łączy jednak ten pogląd z tezą, że nie prowadzi to do dowolności - gdy przyjmujemy już jakąś teorię, na jej gruncie wszystko działa dokładnie tak jak w przypadku metafizycznego realizmu (który łączy się z przekonaniem, że istnieje wyróżniony, prawdziwy opis świata). Prawda jest określona przez stan świata. Opis tego stanowiska jest dość kontrowersyjny, gdyż Putnam podsumowuje je stwierdzeniem, że po prostu rzeczy są tak samo realne w różnych opisach (co sugeruje anarchizm pojęciowy), jednak kluczem jest wyjaśnienie, że są one tak samo nierealne, gdyż nie ma wyróżnionego opisu świata, a są jednakowo realne na gruncie opisu, którego są częścią.

    Sieć optyczna jest formowana za pomocą interferujących wiązek laserowych, które tworzą falę stojącą. Powoduje ona powstanie efektywnego okresowego potencjału oddziaływania widzianego przez neutralne atomy na skutek istnienia tzw. zmiennopolowego efektu Starka. Atomy są chłodzone, gaz ma największą gęstość w okolicach minimów potencjału. Potencjał okresowy widziany przez neutralne atomy przypomina sieć krystaliczną metali. Efekty steryczne – grupa zjawisk obserwowanych w chemii, wynikających z faktu, że atomy w cząsteczkach nie są punktami, lecz mają kształt zbliżony do sfery i zajmują określoną objętość w przestrzeni. Jeśli atomy zbliżają się do siebie na odległość mniejszą niż promienie ich sfer elektronowych to może wówczas dojść do reakcji chemicznej lub tylko oddziaływań odpychających zgodnie z regułą Pauliego. Oddziaływania odpychające prowadzą właśnie do efektów sterycznych.

    Wodorotlenek berylu, Be(OH)2nieorganiczny związek chemiczny z grupy wodorotlenków amfoterycznych. Trudno rozpuszczalny w wodzie. Z silnymi zasadami daje berylany, np. Na2BeO2 i K2BeO2. Na skalę przemysłową otrzymywany jest jako produkt uboczny przy wydobyciu berylu z jego rudberylu i bertrandytu. Chemia teoretyczna to dział chemii zaliczany do chemii fizycznej, zajmujący się zagadnieniami związanymi z wiedzą chemiczną od strony teoretycznej, tj. bez wykonywania eksperymentów na stole laboratoryjnym. Nie znaczy to jednak, że chemia teoretyczna ignoruje wyniki eksperymentalne - zazwyczaj stara się jednak z lepszym lub gorszym skutkiem wyjaśniać te wyniki i przewidywać efekty przyszłych eksperymentów.

    Johannes Robert Rydberg (ur. 8 listopada 1854, zm. 28 grudnia 1919 w Lund) – szwedzki fizyk. Znany jest głównie z podania tzw. wzoru Rydberga opisującego energię fotonów (lub długość fali w falowym ujęciu światła) emitowanych przy przejściach elektronów, znajdujących się w atomie, między różnymi poziomami energetycznymi. Stała pojawiająca się w tym wzorze zwana jest stałą Rydberga. Istnieje także jednostka energii o nazwie rydberg. Atomy z elektronami wzbudzonymi do wysokich poziomów energetycznych nazywane są atomami rydbergowskimi. Istnieje także krater na Księżycu nazwany na jego cześć Rydberg.

    Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.

    Replikator to fikcyjne urządzenie istniejące w uniwersum Star Trek. Replikator potrafi tworzyć materię z energii, dzięki technologii zamieniania energii w molekuły według danego wzorca. Jest powszechnie wykorzystywany w Gwiezdnej Flocie, najczęściej do "tworzenia" (powielania) żywności. W kilka sekund może powstać dowolnie wybrane danie, praktycznie nieróżniące się smakiem od oryginału. Atom egzotyczny – atom, w którym jedna lub więcej cząstek zostały zastąpione innymi cząstkami o tym samym ładunku. Na przykład atomy mionowe i atomy hadronowe to atomy, w których elektron jest zastąpiony inną ujemną cząstką. Do atomów egzotycznych należą również takie, w których jądro zastąpione jest inną cząstką dodatnią, na przykład pozytonium (elektron i pozyton), mionium (elektron i dodatni mion) oraz pionium (pion i mion), a także atomy z hiperjądrem.

    Dodano: 18.01.2010. 15:12  


    Najnowsze