شگفتی شیمی بانمک طعام

به گزارش spacemart ، نمک طعام که با نام علمی کلرید سدیم و با فرمول شیمیایی NaCl شناخته می‌شود، یکی از شناخته شده‌ترین مواد شیمیایی موجود در طبیعت است. این ماده در قالب یک بلور مکعبی شکل در طبیعت یافت می‌شود. ساختار شیمیایی نمک طعام بسیار ساده است: یک اتم سدیم (Na) در کنار یک اتم کلر (Cl) قرار می‌گیرد. البته بهتر است بگوییم این فرمول حداقل در شرایط معمولی صادق است. براساس قواعد شیمی نمی‌توانیم فرم‌های دیگری از این دو عنصر را کنار هم داشته باشیم. قاعده هشت تایی در شیمی بیان می‌کند همه عناصر می‌کوشند تا خارجی‌ترین لایه اتم خود را با هشت الکترون پر کنند و به این ترتیب به پایدارترین حالت خود که در حقیقت همان ساختار گازهای نجیب است، دست یابند. سدیم یک الکترون اضافه دارد و کلر هم یک الکترون برای رسیدن به حالت پایدار هشت تایی کم دارد. سدیم یک الکترون به کلر می‌دهد و به این ترتیب هر دوی این اتم‌ها، لایه خارجی خود را با هشت الکترون کامل کرده‌ و پیوندی یونی و مستحکم بین آنها شکل می‌گیرد.

اما شگفتی از وقتی آغاز می‌شود که دانشمندان نمک طعام معمولی را در فشار 200 هزار اتمسفر قرار دادند و به این ماده مقادیری سدیم و کلر افزودند. آن گاه مشاهده کردند دو ماده جدید با فرمول‌های Na3Cl و NaCl3 تشکیل شده‌اند. تشکیل این دو ماده از نظر شیمی سنتی غیرممکن است.

برای این کار، آنها نمونه‌ها را زیر فشار گذاشته و سپس آنها را در معرض تابش لیزر قرار دادند. از آنجا ‌که ساختار این مواد جدید نیازمند پیوند شیمیایی متفاوت است و این پیوندها هم به نوبه خود نیازمند سطح انرژی زیاد هستند، از نظر شیمیایی این مواد ناپایدار شده و تولید آنها در شرایط عادی غیرممکن است.

طبیعت همیشه به سمت کمترین سطح انرژی گرایش دارد، اما با روش افزایش انرژی محیطی، این دانشمندان توانستند ترکیبات جدیدی از کل کلر و سدیم همچون NaCl3، NaCl7، Na3Cl2، Na2Cl، Na3Cl تولیدکنند.

این کشف جدید می‌تواند انقلابی در علم شیمی ایجاد کند. فشار وارد شده برای تولید مواد جدید برابر با 200 هزار اتمسفر بود. حال اگر این فشار را با فشار مرکز زمین برابر با 6/3 میلیون اتمسفر مقایسه کنید، به این نتیجه می‌رسیم که هنوز جای کار بسیار است و طبیعت احتمالا در اعماق زمین اسرار فراوانی در قلب خود پنهان کرده است.

کتاب‌های شیمی معمولا برهم‌کنش‌های خود را برای شرایطی که آن را شرایط معمولی می‌نامیم، نوشته‌اند شرایط معمولی در حقیقت همان شرایط روی زمین و با فشار معمول است. آنچه از نظر شیوه کلاسیک ناممکن تلقی می‌شود، در حقیقت در شرایطی که فشار در آن زیاد است، ممکن خواهد بود. آنچه روشن است این که برخلاف قضیه‌های ریاضی که در همه شرایط درست هستند، قوانین موجود در دانش شیمی بسته به موقعیت ممکن است تغییر کنند.

مواد تولید شده با استفاده از این شیوه جدید می‌تواند کاربردهای متنوعی در فناوری‌های مختلف داشته باشد. برای نمونه ماده Na3clساختار شگفت‌انگیزی دارد. در این ماده لایه‌های مختلفی از NaClو سدیم خالص قرار گرفته است. NaCl خاصیت نارسایی را دارد، ولی سدیم خالص، رسانای جریان الکتریکی است. به این ترتیب ماده‌ای با خاصیت رسانای الکتریکی دوبعدی به دست می‌آید که می‌تواند کاربردهای بسیار وسیعی در حوزه‌های مختلف صنعت داشته باشد.

دانشمندان امیدوارند با بررسی شیوه‌های تولید مواد جدید در زیر فشارهای بسیار بالا بتوانند بر بسیاری از محدودیت‌هایی که در مواد مختلف وجود دارد غلبه کنند.