Разработана модель, объясняющая реакционную активность всех элементов
МОСКВА, 24 декабря. /ТАСС/. Российские химики предложили универсальную и интуитивно понятную химическую модель, которая верно предсказывает реакционную активность элементов таблицы Менделеева в 88% случаев. Такая разработка ускорит создание новых материалов, в том числе стойких к коррозии сплавов для ядерных реакторов, сообщила пресс-служба "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ.РФ).
"Опубликованная учеными из "Сколтеха" модель поразительно проста. Каждый химический элемент в ней описывается всего двумя параметрами: электроотрицательностью и сопротивлением изменению электронной плотности. Примечательно, что этого достаточно для корректного предсказания образования произвольных химических соединений из всех элементов таблицы Менделеева с точностью 88%", - говорится в сообщении.
Как объясняют профессор "Сколтеха" Артем Оганов и сотрудник вуза Максим Костенко, электроотрицательность представляет собой одну из фундаментальных химических характеристик каждого элемента, отражающую их способность вступать в реакции и притягивать к себе электроны других атомов. Зная электроотрицательность элементов, вступающих в реакцию, можно определить конечный результат реакции, однако это правило работает не всегда.
"Зачастую можно предсказать, какие элементы вступают в реакцию, на основании разности их электроотрицательностей: чем она больше, тем вероятнее реакция. Эта модель привлекательна своей простотой, но по ее логике любые два элемента должны были бы образовывать устойчивое соединение, ведь их электроотрицательности отличаются. Конечно, это не так: многие элементы друг с другом вовсе не реагируют", - пояснил профессор Оганов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Универсальная химическая модель
Для решения этой проблемы еще в 1970 годах нидерландский химик Андрис Миедема предложил альтернативную модель, которая включала в себя еще один параметр - то, насколько сильно атом сопротивляется переменам в электронной плотности. Как отмечает Оганов, этот подход оказался применим только к металлам и при этом он оказался очень сложным для использования на практике, из-за чего интерес к нему был потерян.
Российские ученые разработали более простой и универсальный аналог этой модели, который работает для всех элементов и при этом ее можно использовать для прогнозирования свойств твердых тел и при этом она может быть распространена и на молекулы. Это позволяет использовать ее в практических целях, в том числе для проектирования новых высокопрочных и стойких к коррозии материалов.
"В числе передовых ядерных реакторов - модели на быстрых нейтронах с теплоносителем на базе расплава свинца, который при высоких температурах постепенно корродирует железо. Наша модель позволяет предположить, что коррозионную устойчивость самой стали или материала защитного покрытия может повысить добавление хрома, углерода, а в еще большей степени - вольфрам и рений. Удивительно, что такие нетривиальные выводы получаются из очень простой модели", - подытожил профессор Оганов.