Какой тип химической связи должен быть в металлическом водороде?
Как можно догадаться по названию, в металлическом водороде тип химической связи будет металлическим.
Будет ли масло масляным, а вода – мокрой? Так можно охарактеризовать этот вопрос.
Для полноты картины напомню, что такое металлическая связь и что за зверь такой, этот “металлический водород”.
Металлической называют химическую связь между атомами в металлическом кристалле, возникающую за счёт обобществления их валентных электронов. Проще говоря, есть кристалл, в узлах которого находятся ионы металла, а между ними находится общее облако электронов, которое может свободно перемещаться между узлами кристаллической решетки (явление электропроводности, характерное для металлов).
Считается, что при экстремально высоком давлении водород должен переходить в металлическое состояние. Также принято считать, что ядра газовых планет-гигантов, таких как Юпитер и Сатурн содержат в своем составе металлический водород.
Но это все догадки, предположения. Можно ли его “пощупать”?
История исследований металлического водорода
В 1930-х годах британский ученый Джон Бернал предположил, что атомарный водород, состоящий из одного протона и одного электрона, может оказаться стабильным при высоких давлениях.
В 1935 году ученые Юджин Вигнер и Бэлл Хантингтон подтвердили расчетами возможность перевода водорода в металлическое состояние под воздействием огромного давления — 250 тысяч атмосфер.
Дальнейшие расчеты показали, что давление, для получения металлического водорода, должно быть значительно выше – около 500 тысяч атмосфер.
Впервые о получении металлического водорода сообщил советский академик Л. Ф. Верещагин в 1975 году: при давлении 304 Гпа и температуре около 4,2 К водород приобретал электропроводность.
Последующие сообщения из разных исследовательских лабораторий по всему миру поступали в 1996, 2008, 2011, 2015, 2016, 2018 и 2020 годах. Но до сих пор эта процедура остается экстремально-экспериментальной.
Чем же так интересен металлический водород?
Прежде всего – это невероятный источник хранения энергии. На получение металлического водорода тратится огромная энергия, а при обратном переходе она выделяется. Так, при переходе металлического водорода в обычную молекулярную фазу высвобождается в 20 раз больше энергии, чем при сжигании смеси кислорода и водорода — 216 МДж/кг.
Кроме того, в металлическом состоянии водород имеет огромную плотность – около 600 кг/м3 (для сравнения плотность газообразного водорода при н.у. составляет 0,0899 кг/м3). То есть, металлический водород – удобный способ хранения водорода.
Эти особенности открывают огромные возможности как в области возобновляемой (чистой) энергетики, так и в области космических перелетов.
Помимо этого, выдвигаются предположения, что металлический водород может найти широкое применение в качестве сверхпроводника.
1. Рассмотрите этимологию названий отдельных благородных газов.
2. Почему химически неверно поэтическое выражение «В воздухе пахло грозой»?
4. Какой тип химической связи должен быть в металлическом водороде?
