AnChem: Эксперименты по окислению графита открывают новый тип химической реакции

Исследователи из Университета Умео объяснили реакцию, которая озадачивала учёных в течение 50 лет. С помощью быстрых структурных снимков они зафиксировали, как графит превращается в оксид графита в процессе электрохимического окисления.

При этом были выявлены промежуточные структуры, которые появляются и исчезают со временем.

Учёные описали эту реакцию как новый тип осциллирующей реакции. Колебательные химические реакции важны для понимания того, как работают сложные системы — как в химии, так и в природе. Классические примеры таких реакций показывают, как цвет раствора меняется туда-сюда, проходя через различные состояния и производя конечный продукт после каждого цикла.

Недавно учёные из Умео опубликовали исследование в научном журнале Angewandte Chemie, в котором сообщили о новом типе колебательной реакции при электрохимическом окислении графита.

Уже 50 лет известно, что если приложить заряд к графитовому электроду в растворе серной кислоты, то напряжение будет колебаться. В результате реакции образуется оксид графита, состоящий из слоёв оксида графена.

Раньше было непонятно, как меняется структура материала в ходе реакции при каждом цикле колебаний. Но благодаря новым методам учёные могут быстро получать рентгеновские дифракционные снимки и следить за изменениями структуры в процессе окисления. Эксперименты показали, что есть промежуточная фаза со специфической структурой, которая появляется, исчезает и снова появляется на разных этапах цикла.

Мы обнаружили новый тип колебательной реакции.

Сначала мы планировали детально изучить конкретную химическую реакцию, но в итоге получили более интересные результаты для фундаментальной химии, — рассказывает Александр Талызин.

Колебательные реакции происходят внутри всех живых существ, но раньше считались невозможными в неорганической химии. Это открытие расширяет наши знания о химической кинетике и механизмах реакций и может привести к новым теориям и моделям в химии.

Теория, объясняющая колебательные реакции, принесла Илье Пригожину Нобелевскую премию в 1977 году. Она стала частью неравновесной термодинамики и показала, как порядок может возникать из хаоса.

Александр Талызин надеется, что будут разработаны новые теории для объяснения этого типа реакций.

17.09.2024