Группа ученых из Национальной ускорительной лаборатории SLAC в США впервые смогла создать твердый гидрид золота – необычное соединение, возникающее только в экстремальных условиях давления и температуры. Они случайно увидели образование ранее нигде не наблюдаемого соединения золота и водорода – твердого гидрида золота.
В ходе экспериментов, проводимых на рентгеновском лазере European XFEL в Германии, ученые изучали процесс превращения углеводородов в алмазы под воздействием высокого давления и температуры. Для нагрева образцов углеводородов исследователи применяли золотую фольгу в качестве абсорбента рентгеновского излучения.
Вместо ожидаемого синтеза алмазов, в образцах был обнаружен гидрид золота AuH – соединение, которое ранее считалось невозможным из-за низкой химической активности этого благородного металла. Золото, как правило, проявляет слабую реакционную способность.
Соединение золота и водорода произошло в условиях при давлении 40 ГПа и температуре 2200 Кельвинов. Но превращалось обратно в простую форму золота при температуре 295 Кельвинов. При таких условиях водород переходит в так называемое суперионное состояние. В этой фазе атомы водорода ведут себя как жидкость, протекающая сквозь сито, свободно перемещаясь внутри кристаллической решетки золота, что придает гидриду необычные проводящие свойства.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что при экстремальных значениях давления и температуры химические характеристики элементов могут кардинально изменяться, что приводит к образованию новых фаз и соединений, не существующих в обычных условиях, – сообщается на портале science.mail.ru
Что такое гидрид какого-либо металла и чем они интересны, особенно для геологии?
При высоком давлении и температуре в металлическую решётку некоторых металлов проникает водород. Но он образует химические связи не со всеми металлами, водород химически связан в основном со щелочными металлами. Водород в менее активных металлах находится в пустотах между атомами. При этом, водорода в металле может раствориться достаточно много. Металл увеличивает свою плотность и электропроводимость.
В геологии гидриды практически не упоминаются, хотя гипотеза изначально гидридной Земли, выдвинутая советским геологом В.Н. Лариным в 1968 год отводит им ключевую роль в процессах внутри Земли.
По этой гипотезе ранняя Земля состояла по большей части из гидридов металлов и сохранила их в составе ядра (во внешнем ядре - раствор водорода в металлах, во внутреннем – сами гидриды металлов). Выделение водорода при разложении гидридов металлов приводит к дегазации водорода. Образуется вода в недрах, рудные тела, т.к. водород – сильный восстановитель.
Плотность материи снижается, ее объем увеличивается. Земля должна расти в объеме, расширяясь по среднеокеаническим хребтам в океанах. Но это не подтверждают наблюдения, поэтому гипотеза остается гипотезой, хотя и не без сторонников в научной системе. Водород, кстати, у нас в стране внесли в реестр полезных ископаемых.
1 августа 2023 года вступил в силу приказ Росстандарта от 07.07.2023 N 490-ст "Об утверждении Изменения 5/2023 ОКПИиПВ к Общероссийскому классификатору полезных ископаемых и подземных вод". В нем водород, выходящий из недр, включили в общероссийский классификатор полезных ископаемых.
Гипотеза Ларина хорошо объясняет дегазацию водорода из недр и образование провалов и некоторых кратеров.
А последователь в изучении дегазации водорода, Владимир Сывороткин объясняет образование озоновых дыр как раз этими процессами.
Вернемся к гидриду золота. Есть научные данные, что почти все золото Земли (99,999%) - сосредоточено в ее ядре. А если так, то возможно, оно там в виде гидридов. А при мантийных подъемах масс, при понижении давления, гидриды распадаются и металлы выносятся к поверхности (т.к. становятся менее плотными).
Есть интересный факт. Золото в изначальных месторождениях находится в кварцевых жилах. Золото и кварц всегда вместе. Если есть кварцевые жилы – где-то должно быть и золото. В магматических породах золота крайне мало. Это может говорить, что золото и кварц образовались в гидротермальных очагах при разложении гидридов и силанов (кремневодородов) и из сверхнасыщенного раствора кристаллизовались при окончательном понижении температуры и давления.