Войти
Криохимия - это химическое исследование. взаимодействия при температурах ниже -150 ° C (-238 ° F; 123 K). Оно образовано от греческого слова cryos, что означает «холод». Она пересекается со многими другими науками, включая химию, криобиологию, физику конденсированного состояния и даже астрохимию.
Криохимия была предметом интереса. поскольку жидкий азот, который замерзает при -210 ° C, стал общедоступным. Криогенные -температурные химические взаимодействия являются важным механизмом для изучения подробных путей химических реакций за счет уменьшения вводимой путаницы тепловыми колебаниями. Криохимия составляет основу криобиологии, которая использует замедленные или остановленные биологические процессы в медицинских и исследовательских целях.
При охлаждении ниже лямбда-точки (2,17 K или -270,98 ° C при 1 атм ), жидкий гелий проявляет свойства сверхтекучести При охлаждении материала относительное движение составляющих его молекул / атомов уменьшается - его температура понижается. Охлаждение может продолжаться до тех пор, пока все движение не прекратится и его кинетическая энергия, или энергия движения, не исчезнет. Это состояние известно как абсолютный ноль и является основой для шкалы Кельвина температуры, которая измеряет температуру выше абсолютного нуля. Ноль градусов Цельсия (° C) совпадает с 273 градусами Кельвина.
При абсолютном нуле большинство элементов становятся твердыми, но не все ведут себя так предсказуемо; например, гелий становится весьма необычной жидкостью. Однако химия между веществами не исчезает даже при температурах, близких к абсолютному нулю, поскольку отдельные молекулы / атом всегда могут объединиться, чтобы снизить свою общую энергию. Почти каждая молекула или элемент проявляют разные свойства при разных температурах; если достаточно холодно, некоторые функции полностью теряются. Криогенная химия может привести к очень разным результатам по сравнению со стандартной химией, и новые химические пути к веществам могут быть доступны при криогенных температурах, например, образование фторгидрида аргона, который является стабильным соединением только при 17 или ниже. К (-256,1 ° С).
Одним из методов, который используется для охлаждения молекул до температур, близких к абсолютному нулю, является лазерное охлаждение. В процессе доплеровского охлаждения лазеры используются для снятия энергии с электронов данной молекулы, чтобы замедлить или охладить молекулу. Этот метод имеет приложения в квантовой механике и связан с ловушками частиц и конденсатом Бозе – Эйнштейна. Все эти методы используют «ловушку», состоящую из лазеров, направленных под противоположными экваториальными углами на определенную точку в пространстве. Длины волн лазерных лучей в конечном итоге попадают на атомы газа и их внешние вращающиеся электроны. Это столкновение длин волн уменьшает долю состояния кинетической энергии на долю, чтобы замедлить или охладить молекулы. Лазерное охлаждение также использовалось для улучшения атомных часов и атомной оптики. В ультрахолодных исследованиях обычно основное внимание уделяется не химическим взаимодействиям, а фундаментальным химическим свойствам.
Из-за чрезвычайно низких температур диагностика химического статуса является серьезной проблемой при изучении физики и химии низких температур. Основными методами, используемыми сегодня, являются оптические - доступны многие типы спектроскопии, но для них требуется специальное оборудование с вакуумными окнами, которые обеспечивают доступ к криогенным процессам при комнатной температуре.
