Химики раскрыли 70-летнюю тайну «неуловимого» вещества и зафиксировали его скрытые формы

Ученые из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН (Москва) вырастили крупные иглы гидроксиламина длиной до 1,5 сантиметров. Из-за взрывоопасности кристаллов и их склонности впитывать воду из окружающей среды авторы осуществляли весь процесс при охлаждении до –15°C и под защитным слоем перфторированного масла.

Авторы зафиксировали экстремальную нестабильность полученных соединений на видео с помощью стереомикроскопа: выращенный кристалл стремительно разлагался под защитным слоем масла при повышении температуры до комнатной. При этом ученые обнаружили удивительную аномалию: в отличие от большинства известных веществ, этот кристалл разрушался не с краев, а строго изнутри — от центра к периферии.

Чтобы определить, как расположены атомы водорода в молекуле, исследователи использовали классический кристаллографический метод, а затем применили квантовохимические расчеты, которые полностью подтвердили результаты: в кристалле гидроксиламин существует в нейтральной молекулярной форме.

Более того, впервые в мире ученым удалось экспериментально обнаружить циклический димер гидроксиламина — скрытую форму вещества, которую ранее никто не регистрировал. Исследователи использовали молекулярный «капкан», внутри которого две молекулы гидроксиламина соединились прочными водородными связями. Чтобы описать подобные структуры, авторы ввели новый термин — «гидроксиламиносольваты».

Помимо отдельных молекул и их димеров, ученые переосмыслили архитектуру целых кристаллов, в которых соединяется множество молекул. Оказалось, что водородные связи переплетают молекулы в бесконечные трехмерные цепи. Их геометрия и распределение нагрузок напоминают конструкцию механического подъемника, который складывается и раскладывается по принципу ножниц.