stringtranslate.com

Nitrógeno sólido

Nitrógeno sólido en las llanuras de Sputnik Planitia en Plutón, junto a montañas de hielo de agua.

El nitrógeno sólido es una serie de formas sólidas del elemento nitrógeno , observado por primera vez en 1884. El nitrógeno sólido es principalmente objeto de investigación académica, pero el nitrógeno sólido de baja temperatura y baja presión es un componente sustancial de los cuerpos en el Sistema Solar exterior y el nitrógeno sólido de alta temperatura y alta presión es un poderoso explosivo, con mayor densidad de energía que cualquier otro material no nuclear. [1]

Generación

Karol Olszewski observó por primera vez el nitrógeno sólido en 1884, primero licuando el hidrógeno con nitrógeno líquido evaporado y luego permitiendo que el hidrógeno líquido congelara el nitrógeno. [2] Al evaporar el vapor del nitrógeno sólido, Olszewski también generó la temperatura extremadamente baja de48 K , en aquel momento un récord mundial. [3]

Las técnicas modernas suelen adoptar un enfoque similar: el nitrógeno sólido se produce normalmente en un laboratorio evaporando nitrógeno líquido al vacío. El sólido producido es poroso. [4]

Ocurrencia en la naturaleza

El nitrógeno sólido forma una gran parte de la superficie de Plutón (donde se mezcla con monóxido de carbono sólido y metano ) y de la luna neptuniana Tritón . En Plutón fue observado directamente por primera vez en julio de 2015 por la sonda espacial New Horizons y en Tritón fue observado directamente por la sonda espacial Voyager 2 en agosto de 1989. [5] [6] [7]

Gran parte de la superficie de Tritón está cubierta por la forma hexagonal de nitrógeno sólido (la fase cristalina β), que puede verse como una banda verde azulada alrededor del ecuador en este fotomosaico de color sintético.

Incluso a bajas temperaturas, el nitrógeno sólido es bastante volátil y puede sublimar para formar una atmósfera o condensarse de nuevo en forma de escarcha de nitrógeno. En comparación con otros materiales, el nitrógeno sólido pierde cohesión a bajas presiones y fluye en forma de glaciares cuando se acumula. Sin embargo, su densidad es mayor que la del hielo de agua, por lo que las fuerzas de flotabilidad transportarán naturalmente bloques de hielo de agua hacia la superficie. De hecho, New Horizons observó hielo de agua "flotando" sobre hielo de nitrógeno en la superficie de Plutón. [5]

En Tritón, el nitrógeno sólido adopta la forma de cristales de escarcha y una capa transparente de hielo de nitrógeno recocido , a menudo denominada "glaseado". [7] La ​​Voyager 2 observó erupciones de gas nitrógeno que salían de las regiones subpolares que rodean el casquete glaciar del polo sur de Tritón. [8] Una posible explicación de este fenómeno observado es que el Sol brilla a través de la capa transparente de hielo de nitrógeno, calentando las capas inferiores. El nitrógeno se sublima y finalmente erupciona a través de agujeros en la capa superior, arrastrando polvo y creando vetas oscuras.

Transiciones a alótropos fluidos

Fusión

A presión atmosférica estándar, el punto de fusión del N 2 es63,23 K . [9]

Como la mayoría de las sustancias, el nitrógeno se derrite a una temperatura más alta a medida que aumenta la presión ambiental hasta que50 GPa , cuando se predice que el nitrógeno líquido se polimerizará . [10] [11] Dentro de esa región, el punto de fusión aumenta a una velocidad de aproximadamente190 K/GPa . [10] Arriba50 GPa , el punto de fusión desciende. [11]

Sublimación

El nitrógeno tiene un punto triple en63,14 ± 0,06 K y0,1255 ± 0,0005 bar ; por debajo de esta presión, el nitrógeno sólido se sublima directamente a gas. [12] A estas bajas presiones, el nitrógeno existe solo en dos alótropos conocidos: nitrógeno α (por debajo35 K ) y β-nitrógeno (35–63 K ). Mediciones de la presión de vapor de20–63 K sugieren las siguientes fórmulas empíricas : [12]

Solubilidad en criógenos comunes

El nitrógeno sólido es ligeramente soluble en hidrógeno líquido . Según la solubilidad en60–75 K hidrógeno gaseoso , [13] Seidal et al. estimaron que el hidrógeno líquido a15 K puede disolver(1–10) × 10 10  (molécula N 2 )/cm 3 . [14] En el punto de ebullición del hidrógeno con exceso de nitrógeno sólido, la fracción molar disuelta es 10 −8 .32,5 K (justo por debajo del punto de ebullición del H 2 ) y15 atm , la concentración molar máxima de N 2 disuelto es7,0 × 10 −6 . [15] El nitrógeno y el oxígeno son miscibles en fase líquida, pero se separan en fase sólida. Por lo tanto, el exceso de nitrógeno (que se funde a 63 K) o de oxígeno (que se funde a 55 K) se congela primero, y el aire líquido eutéctico se congela a 50 K. [16]

Estructura cristalina

Cristales de dinitrógeno

A presiones ambientales y moderadas, el nitrógeno forma moléculas de N 2 ; a baja temperatura las fuerzas de dispersión de London son suficientes para solidificar estas moléculas. [17]

α y β

El nitrógeno sólido admite dos fases a presión ambiente: nitrógeno α y β.

Abajo35,6 K , el nitrógeno adopta una estructura cúbica con grupo espacial Pa 3; las moléculas de N 2 se ubican en las diagonales del cuerpo del cubo de la celda unitaria. A bajas temperaturas, la fase α se puede comprimir a3500 atm antes de que cambie (a γ), y a medida que la temperatura aumenta por encima20 K , esta presión aumenta a aproximadamente4500 atm .21 K , la dimensión de la celda unitaria es5,667 Å , disminuyendo a5,433 Å por debajo3785 bares . [10] [18]

Arriba35,6 K (hasta que se funde), el nitrógeno adopta una estructura compacta hexagonal , con una relación de celdas unitarias c ⁄ a ≈ 1,633 = √ 8 ⁄ 3 . Las moléculas de nitrógeno están inclinadas aleatoriamente en un ángulo de55° , debido a la fuerte interacción cuadrupolo -cuadrupolo.45 K la celda unitaria tiene una =4.050 Å y c =6.604 Å , pero estos se encogen a4125 atm y49 K a a =3,861 Å y c =6,265 Å . A presiones más altas, la c ⁄ a prácticamente no muestra variación. [10] [18]

gamma

La forma tetragonal γ existe a bajas temperaturas por debajo44,5 K y presiones alrededor de0,3–3 GPa . El punto triple α/β/γ 2 ocurre en0,47 GPa y44,5 K. La formación de γ-dinitrógeno exhibe un efecto isotópico sustancial : en20 K , el isótopo 15 N se convierte a la forma γ a una presión 400 atm (0,041 GPa) menor que el nitrógeno natural.

El grupo espacial de la fase γ es P 4 2 / mnm .20 K y4000 bar , la celda unitaria tiene constantes reticulares a =3,957 Å y c =5,109 Å .

Las moléculas de nitrógeno en sí están dispuestas en un patrón f P 4 2 / mnm [Nota 1] y toman la forma de un esferoide alargado con una dimensión larga.4,34 Å y diámetro3,39 Å . [Nota 2] Las moléculas pueden vibrar hasta10° en el plano ab , y hasta15° en la dirección del eje c . [10] [18]

del, delubicación, y ε

A alta presión (pero a temperatura ambiente), el dinitrógeno adopta la forma cúbica δ, con grupo espacial pm 3 n y ocho moléculas por celda unitaria. Esta fase admite una constante reticular de6,164 Å (a300 K y4,9 GPa ). [19] δ- N 2 admite dos puntos triples. El punto triple (δ- N 2 , β- N 2 , líquido) se produce en algún lugar alrededor8–10 GPa y555–578 K . [10] El punto triple (δ- N 2 , β- N 2 , γ- N 2 ) ocurre en2,3 GPa y150 K . [19]

Dentro de las células reticulares, las moléculas mismas tienen una orientación desordenada, [20] pero los aumentos de presión provocan una transición de fase a una fase ligeramente diferente, δ loc , en la que las orientaciones moleculares se ordenan progresivamente, una distinción que solo es visible a través de la espectroscopia Raman . [21] A alta presión (aproximadamente2–13 GPa ) y baja temperatura, [Nota 3] las orientaciones de las moléculas de dinitrógeno se ordenan completamente en la fase romboédrica ε, que sigue al grupo espacial R 3 c . [10] [20] [23] Las dimensiones de la celda son a =8,02 Å , b =8,02 Å , c =11,104 Å , α = β =90° , γ =120° , volumen618,5 Å 3 , Z = 24 . [24]

El He disuelto puede estabilizar el ε- N 2 a temperaturas más altas o presiones más bajas y evitar que se transforme en δ- N 2 (ver § Sustancias relacionadas). [20]

o

Arriba60 GPa , ε- N 2 se transforma en una fase ortorrómbica designada por ζ- N 2 . No hay discontinuidad medible en el volumen por molécula entre ε- N 2 y ζ- N 2 . La estructura de ζ- N 2 es muy similar a la de ε- N 2 , con solo pequeñas diferencias en la orientación de las moléculas. ζ- N 2 adopta el grupo espacial monoclínico C 2/ c , y tiene constantes reticulares de a =7,580 Å , b =6,635 Å , c =5,018 Å y β =97,64° con dieciséis moléculas por celda unitaria. [25]

θ y ι

Una mayor compresión y calentamiento produce dos fases cristalinas de nitrógeno con una metaestabilidad sorprendente. [26]

Una fase ζ- N 2 comprimida a95 GPa y luego se calentó a más de600 K produce una estructura uniformemente translúcida llamada θ-nitrógeno. [26]

Se puede acceder a la fase ι calentando isobáricamente ε- N 2 a750 K a65 GPa o descompresión isotérmica de θ- N 2 a69 GPa en850 K. [ 27] La ​​estructura cristalina ι- N 2 se caracteriza por una red monoclínica primitiva con dimensiones de celda unitaria de: a =9.899(2) Å , b =8.863(2) Å , c =8.726(2) Å y β =91,64(3)° a56 GPa y temperatura ambiente. El grupo espacial es P 2 1 / c y la celda unitaria contiene 48 moléculas N 2 dispuestas en una estructura en capas. [28]

Al liberarse la presión, θ- N 2 no regresa a ε- N 2 hasta aproximadamente30 GPa ; ι- N 2 se transforma en ε- N 2 hasta aproximadamente23 GPa . [26]

Nitrógeno "fósforo negro"

Al comprimir nitrógeno a presiones120–180 GPa y temperaturas superiores4000 °C , [29] [30] el nitrógeno adopta una estructura cristalina ("bp-N") idéntica a la del fósforo negro (ortorrómbico, grupo espacial Cmce ). [31] Al igual que el fósforo negro, el bp-N es un conductor eléctrico. [32] La existencia de la estructura bp-N coincide con el comportamiento de los pnicógenos más pesados ​​y reafirma la tendencia de que los elementos a alta presión adoptan las mismas estructuras que los congéneres más pesados ​​a presiones más bajas. [33]

Cristales de oligómeros

Nitrógeno polimérico en capas hexagonales

El nitrógeno polimérico en capas hexagonales (HLP-N) se sintetizó experimentalmente en244 GPa y3300 K. Adopta una celda unitaria tetragonal ( P 4 2 bc ) en la que los átomos de nitrógeno con un solo enlace forman dos capas de hexágonos N 6 interconectados. El HPL-N es metaestable a al menos 66 GPa. [34]

Formas lineales (N6y N8)

Isómero lineal N 8 , EEE ( trans ; el isómero EZE – no se muestra – es cis ) según Hirschberg et al. (2014) [35]

La descomposición de la azida de hidrazinio a alta presión y baja temperatura produce un sólido molecular formado por cadenas lineales de 8 átomos de nitrógeno ( N≡N + −N − −N=N−N − −N + ≡N ). Las simulaciones sugieren que el N 8 es estable a bajas temperaturas y presiones (< 20 GPa); en la práctica, el N 8 reportado se descompone en el alótropo ε por debajo de los 25 GPa, pero queda un residuo a presiones tan bajas como 3 GPa. [35] [36]

Lineal N 6 según Hirschberg et al. (2014) [37]

Grechner  et al. predijeron en 2016 que debería existir un alótropo análogo con seis nitrógenos en condiciones ambientales. [37]

Alótropos amorfos y de red

Las formas no moleculares de nitrógeno sólido exhiben la densidad de energía no nuclear más alta conocida. [1]

micras

Cuando la fase ζ-N 2 se comprime a temperatura ambiente duranteA 150 GPa se produce una forma amorfa. [1] Se trata de un semiconductor de espacio estrecho, denominado fase μ. La fase μ se ha llevado a presión atmosférica enfriándola primero a100 K . [38]

η

η-N es una forma amorfa semiconductora de nitrógeno. Se forma a presiones de alrededor de80–270 GPa y temperaturas10–510 K. En la luz reflejada aparece negro, pero transmite algo de luz roja o amarilla. En el infrarrojo hay una banda de absorción alrededor1700 cm −1 . Bajo una presión aún mayor de aproximadamente280 GPa , la banda prohibida se cierra y el nitrógeno η se metaliza. [39]

Cubic gauche

A presiones superiores a110 GPa y temperaturas en torno a2000 K , el nitrógeno forma una red sólida , unida por enlaces covalentes en una estructura cúbica-gauche, abreviada como cg-N. La forma cúbica-gauche tiene un grupo espacial I 2 1 3. Cada celda unitaria tiene una longitud de arista3,805 Å y contiene ocho átomos de nitrógeno. [23] Como red, el cg-N consta de anillos fusionados de átomos de nitrógeno; en cada átomo, los ángulos de enlace son muy cercanos a los tetraédricos. La posición de los pares solitarios de electrones está ordenada de modo que se minimice su superposición. [38]

Se predice que la estructura cúbico-gauche del nitrógeno tiene longitudes de enlace de 1,40 Å, ángulos de enlace de 114,0° y ángulos diedros de −106,8°. El término gauche se refiere a los ángulos diedros impares, si fuera 0° se llamaría cis , y si fuera 180° se llamaría trans . El ángulo diedro Φ está relacionado con el ángulo de enlace θ por sec(Φ) = sec(θ) − 1. La coordenada de un átomo en la celda unitaria en x,x,x también determina el ángulo de enlace por cos(θ) = x(x-1/4)/(x 2 +(x-1/4) 2 ). [40]

Todos los enlaces en cg-N tienen la misma longitud:1.346 Å en115 GPa . [1] [41] Esto sugiere que todos los enlaces tienen el mismo orden : un solo enlace que lleva4,94 eV/átomo . Por el contrario, el triple enlace en el nitrógeno gaseoso lleva sólo0,83 eV/átomo , por lo que la relajación a la forma gaseosa implica una enorme liberación de energía: más que cualquier otra reacción no nuclear. [1] [42] Por esta razón, se está investigando el nitrógeno cúbico-gauche para su uso en explosivos y combustible para cohetes. [1] Las estimaciones de su densidad energética varían: las simulaciones predicenSe prevé entre 10 y 33 kJ/g , lo que es160%–300% de la densidad energética de HMX . [43] [44]

El cg-N también es muy rígido con un módulo volumétrico de alrededor de298 GPa , similar al diamante. [41]

Poli-N

En 2006 se predijo otra red de nitrógeno sólido denominada poli-N y abreviada como pN . [23] pN tiene un grupo espacial C 2/ c y dimensiones de celda a = 5,49 Å, β = 87,68°. En teoría se predicen otras formas poliméricas de mayor presión y se espera una forma metálica si la presión es lo suficientemente alta. [45]

Otros

Otras fases del dinitrógeno sólido se denominan ζ'-N 2 y κ-N 2 . [38]

Propiedades a granel

EnA 58 K la resistencia máxima a la compresión es de 0,24  MPa . La resistencia aumenta a medida que la temperatura disminuye y llega a 0,54 MPa a 40,6 K. El módulo elástico varía de 161 a 225 MPa en el mismo rango. [46]

La conductividad térmica del nitrógeno sólido es 0,7 W m −1  K −1 . [47] La ​​conductividad térmica varía con la temperatura y la relación está dada por k = 0,1802×T 0,1041  W m −1  K −1 . [48] El calor específico está dado por 926,91×e 0,0093 T julios por kilogramo por kelvin. [48] Su apariencia a 50  K es transparente, mientras que a 20 K es blanca.

La escarcha de nitrógeno tiene una densidad de 0,85 g cm −3 . [49] Como material a granel, los cristales se presionan entre sí y la densidad es cercana a la del agua. Depende de la temperatura y se expresa como ρ = 0,0134 T 2 − 0,6981 T + 1038,1 kg/m 3 . [48] El coeficiente de expansión volumétrica se expresa como 2×10 −6 T 2 − 0,0002 T + 0,006 K −1 . [48]

El índice de refracción a 6328 Å es 1,25 y apenas varía con la temperatura. [49]

La velocidad del sonido [ aclaración necesaria ] en nitrógeno sólido es de 1452 m/s a 20 K y de 1222 m/s a 44 K. La velocidad longitudinal varía de 1850 m/s a 5 K a 1700 m/s a 35 K. Con el aumento de temperatura, el nitrógeno cambia de fase y la velocidad longitudinal cae rápidamente en un pequeño rango de temperatura hasta menos de 1600 m/s y luego cae lentamente a 1400 m/s cerca del punto de fusión. La velocidad transversal es mucho menor, oscilando entre 900 y 800 m/s en el mismo rango de temperatura. [17]

El módulo volumétrico de sN 2 es 2,16 GPa a 20 K y 1,47 GPa a 44 K. [17] A temperaturas inferiores a 30 K, el nitrógeno sólido sufrirá una falla frágil , en particular si se aplica una tensión rápidamente. Por encima de esta temperatura, el modo de falla es falla dúctil . Una reducción de 10 K hace que el nitrógeno sólido sea 10 veces más rígido. [17]

Sustancias relacionadas

Bajo presión, el nitrógeno puede formar compuestos cristalinos de van der Waals con otras moléculas. Puede formar una fase ortorrómbica con metano por encima de 5 GPa. [50] Con helio se forma He(N 2 ) 11. [20] El N 2 cristaliza con agua en clatrato de nitrógeno y en una mezcla con oxígeno O 2 y agua en clatrato de aire. [51]

Helio

El nitrógeno sólido puede disolver 2 moles % de helio bajo presión en sus fases desordenadas, como la fase γ. Bajo una presión más alta, 9 moles % de helio, He puede reaccionar con ε-nitrógeno para formar un compuesto de van der Waals cristalino birrefringente hexagonal . La celda unitaria contiene 22 átomos de nitrógeno y 2 átomos de helio. Tiene un volumen de 580 Å 3 para una presión de 11 GPa que disminuye a 515 Å 3 a 14 GPa. [20] Se asemeja a la fase ε. [52] A 14,5 GPa y 295 K, la celda unitaria tiene un grupo espacial P 6 3 / m y a = 7,936 Å c = 9,360 Å. A 28 GPa ocurre una transición en la que la orientación de las moléculas de N 2 se vuelve más ordenada. Cuando la presión sobre He(N 2 ) 11 supera los 135 GPa, la sustancia cambia de transparente a negra y adquiere una forma amorfa similar a η-N 2 . [53]

Metano

El nitrógeno sólido puede cristalizar con algo de metano sólido incluido. A 55 K el porcentaje molar puede llegar hasta el 16,35% de CH4 , y a 40 K solo el 5%. En la situación complementaria, el metano sólido puede incluir algo de nitrógeno en sus cristales, hasta el 17,31% de nitrógeno. A medida que la temperatura desciende, menos metano puede disolverse en nitrógeno sólido, y en α-N2 hay una caída importante en la solubilidad del metano. Estas mezclas son frecuentes en los objetos del Sistema Solar exterior como Plutón que tienen nitrógeno y metano en sus superficies. [54] A temperatura ambiente hay un clatrato de metano y nitrógeno en una proporción de 1:1 formado a presiones superiores a 5,6 GPa. [55]

Monóxido de carbono

La molécula de monóxido de carbono (CO) es muy similar en tamaño al dinitrógeno y puede mezclarse en todas las proporciones con nitrógeno sólido sin cambiar la estructura cristalina. El monóxido de carbono también se encuentra en las superficies de Plutón y Tritón en niveles inferiores al 1%. Las variaciones en el ancho de línea infrarrojo de la absorción del monóxido de carbono pueden revelar la concentración. [56]

Gases nobles

Los átomos de neón o xenón también pueden incluirse en nitrógeno sólido en las fases β y δ. La inclusión de neón empuja el límite de la fase β−δ a presiones más altas. [57] El argón también es muy miscible en nitrógeno sólido. [57] Para composiciones de argón y nitrógeno con 60% a 70% de nitrógeno, la forma hexagonal permanece estable a 0 K. [58] Existe un compuesto de van der Waals de xenón y nitrógeno por encima de 5,3 GPa. [57] Se demostró un compuesto de van der Waals de neón y nitrógeno utilizando espectroscopia Raman . [57] El compuesto tiene la fórmula (N 2 ) 6 Ne 7 . Tiene una estructura hexagonal, con a=14,400 c=8,0940 a una presión de 8 GPa. No se conoce un compuesto de van der Waals con argón. [59]

Hidrógeno

Con dideuterio , sale  un clatrato (N 2 ) 12 D 2 alrededor de 70 GPa . [60]

Oxígeno

El nitrógeno sólido puede ser sustituido hasta en un quinto por oxígeno O2 y mantener la misma estructura cristalina. [61] El δ-N2 puede ser sustituido hasta en un 95 % por O2 y conservar la misma estructura. El O2 sólido solo puede tener una solución sólida de 5 % o menos de N2 . [ 61]

Usar

El nitrógeno sólido se utiliza en una mezcla de granizado con nitrógeno líquido para enfriar más rápido que con nitrógeno líquido solo, lo que resulta útil para aplicaciones como la criopreservación de esperma . [62] La mezcla semisólida también se puede llamar nitrógeno granizado [63] o SN2. [64]

El nitrógeno sólido se utiliza como matriz para almacenar y estudiar especies químicas reactivas, como radicales libres o átomos aislados. [65] Un uso es estudiar complejos de dinitrógeno de metales aislados de otras moléculas. [66]

Reacciones

Cuando el nitrógeno sólido es irradiado por protones o electrones de alta velocidad, se forman varios radicales reactivos, incluidos nitrógeno atómico (N), cationes de nitrógeno (N + ), catión dinitrógeno (N 2 + ), radicales trinitrógeno (N 3 y N 3 + ) y azida (N 3 − ). [67]

Notas

  1. ^ Dentro de la celda unitaria, los átomos se ubican en las posiciones ( x , x ,0), (- x ,- x ,0), ( 1 ⁄ 2 + x , 1 ⁄ 2 - x , 1 ⁄ 2 ), ( 1 ⁄ 2 - x , 1 ⁄ 2 + x , 1 ⁄ 2 ) donde x = (distancia interatómica molecular) / ( √ 8 a ) . Esto corresponde a moléculas alineadas en filas de extremo a extremo en diagonal en el plano ab. Estas filas se apilan una al lado de la otra con moléculas desplazadas por la mitad de su longitud para formar capas en el plano (001), perpendiculares al eje c . Luego, las capas se apilan una sobre otra, cada una rotada por90° respecto al plano de abajo.
  2. ^ Debido al principio de incertidumbre , las funciones de onda electrónicas para N 2 tienen una extensión infinita. Las dimensiones citadas corresponden a un límite arbitrario en la densidad electrónica. 0,0135 (e − )/Å 3 .
  3. ^ La temperatura de transición de fase ε-δ varía sustancialmente con la presión. A 2 GPa, la transición ocurre alrededor de los 50 K. [22]

Referencias

  1. ^ abcdef Eremets, MI; Gavriliuk, AG; Serebryanaya, NR; Trojan, IA; Dzivenko, DA; Boehler, R.; Mao, HK; Hemley, RJ (2004). "Transformación estructural del nitrógeno molecular a un estado atómico de enlace simple a altas presiones" (PDF) . The Journal of Chemical Physics . 121 (22): 11296–300. Bibcode :2004JChPh.12111296E. doi :10.1063/1.1814074. PMID  15634085. S2CID  25122837.
  2. ^ Olszewski, K (1884). "Nuevos ensayos de liquéfacción del hidrógeno. Solidificación y presión crítica del azote". Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences (en francés). 98 : 913–915.
  3. ^ Cohen, EGD (1 de enero de 1977). "Hacia el cero absoluto: durante los últimos tres siglos, los intentos de acercarse al cero absoluto de temperatura han llevado al descubrimiento de muchos fenómenos importantes, entre ellos la superconductividad y la superfluidez". American Scientist . 65 (6): 752–758. Bibcode :1977AmSci..65..752C. JSTOR  27848176.
  4. ^ Mikhal'chenko, RS; Getmanets, VF; Arkhipov, VT (septiembre de 1972). "Peculiaridades de la transferencia de calor en nitrógeno sólido poroso". Journal of Engineering Physics . 23 (3): 1075–1081. Bibcode :1972JEP....23.1075M. doi :10.1007/BF00832213. S2CID  121585322.
  5. ^ ab "Las misteriosas colinas flotantes de Plutón". NASA. 2016-02-04 . Consultado el 1 de mayo de 2016 .
  6. ^ "Glaciares de nitrógeno en movimiento vistos en la superficie de Plutón tras el paso de la sonda New Horizons". ABC . 25 de julio de 2015 . Consultado el 6 de octubre de 2015 .
  7. ^ ab McKinnon, William B.; Kirk, Randolph L. (2014). "Tritón". En Spohn, Tilman; Breuer, Doris; Johnson, Torrence (eds.). Enciclopedia del sistema solar (3.ª ed.). Ámsterdam; Boston: Elsevier . págs. 861–882. ​​ISBN 978-0-12-416034-7.
  8. ^ "Neptuno: Lunas: Tritón". NASA . Archivado desde el original el 15 de octubre de 2011. Consultado el 21 de septiembre de 2007 .
  9. ^ Lide, David R. (1990–1991). CRC Handbook of Physics and Chemistry (71.ª ed.). Boca Raton, Ann Arbor, Boston: CRC Press, inc., págs. 4–22 (una página).
  10. ^ abcdefgh Tonkov, E. Yu; Ponyatovsky, EG (15 de noviembre de 2004). Transformaciones de fase de elementos bajo alta presión. Prensa CRC. págs. 126-132. ISBN 978-0-8493-3367-5.
  11. ^ abc Mukherjee, Goutam Dev; Boehler, Reinhard (30 de noviembre de 2007). "Curva de fusión de alta presión del nitrógeno y la transición de fase líquido-líquido". Physical Review Letters . 99 (22): 225701. Bibcode :2007PhRvL..99v5701M. doi :10.1103/PhysRevLett.99.225701. PMID  18233298.
  12. ^ ab Fray, N.; Schmitt, B. (diciembre de 2009). "Sublimación de hielos de interés astrofísico: una revisión bibliográfica". Ciencia planetaria y espacial . 57 (14–15): 2053–2080. Bibcode :2009P&SS...57.2053F. doi :10.1016/j.pss.2009.09.011.
  13. ^ Omar, MH; Dokoupil, Z. (1962-01-01). "Algunas mediciones suplementarias sobre el equilibrio vapor-líquido del sistema hidrógeno-nitrógeno a temperaturas superiores al punto triple del nitrógeno". Physica . 28 (1): 33–43. Bibcode :1962Phy....28...33O. doi :10.1016/0031-8914(62)90089-7. ISSN  0031-8914.
  14. ^ Seidel, GM; Maris, HJ; Williams, FIB; Cardon, JG (2 de junio de 1986). "Superenfriamiento del hidrógeno líquido". Physical Review Letters . 56 (22): 2380–2382. Bibcode :1986PhRvL..56.2380S. doi :10.1103/PhysRevLett.56.2380. PMID  10032971.
  15. ^ Omar, MH; Dokoupil, Z. (mayo de 1962). "Solubilidad del nitrógeno y el oxígeno en hidrógeno líquido a temperaturas entre 27 y 33 K". Physica . 28 (5): 461–471. Bibcode :1962Phy....28..461O. doi :10.1016/0031-8914(62)90033-2.
  16. ^ Kochenburger, Thomas M.; Grohmann, Steffen; Oellrich, Lothar R. (2015). "Evaluación de una cascada de refrigerante mixto de dos etapas para enfriamiento de HTS por debajo de 60 K". Physics Procedia . 67 : 227–232. Bibcode :2015PhPro..67..227K. doi : 10.1016/j.phpro.2015.06.039 .
  17. ^ abcd Yamashita, Yasuyuki; Kato, Manabu; Arakawa, Masahiko (junio de 2010). "Estudio experimental sobre las propiedades reológicas del nitrógeno sólido policristalino y el metano: implicaciones para los procesos tectónicos en Tritón". Icarus . 207 (2): 972–977. Bibcode :2010Icar..207..972Y. doi :10.1016/j.icarus.2009.11.032.
  18. ^ abc Schuch, AF; Mills, RL (1970). "Estructuras cristalinas de las tres modificaciones del nitrógeno 14 y el nitrógeno 15 a alta presión". The Journal of Chemical Physics . 52 (12): 6000–6008. Código Bibliográfico :1970JChPh..52.6000S. doi :10.1063/1.1672899.
  19. ^ ab Cromer, DT; Mills, RL; Schiferi, D.; Schwalbe, LA (15 de enero de 1981). "La estructura de N2 a 49 kbar y 299 K". Acta Crystallographica Sección B: Cristalografía estructural y química cristalina . 37 (1): 8–11. Código Bibliográfico :1981AcCrB..37....8C. doi :10.1107/S0567740881002070.
  20. ^ abcde Vos, WL; Finger, LW; Hemley, RJ; Hu, JZ; Mao, HK; Schouten, JA (2 de julio de 1992). "Un compuesto de van der Waals de alta presión en mezclas sólidas de nitrógeno y helio". Nature . 358 (6381): 46–48. Bibcode :1992Natur.358...46V. doi :10.1038/358046a0. S2CID  4313676.
  21. ^ Tassini, Leonardo; Gorelli, Federico; Ulivi, Lorenzo (4 de febrero de 2005). "Estructuras de alta temperatura y desorden orientacional en nitrógeno sólido comprimido". The Journal of Chemical Physics . 122 (7): 074701. Bibcode :2005JChPh.122g4701T. doi :10.1063/1.1849154. ISSN  0021-9606. PMID  15743259.
  22. ^ Mills, RL; Olinger, Bart; Cromer, DT (1986). "Estructuras y diagramas de fase de N2 y CO a 13 GPa por difracción de rayos X". The Journal of Chemical Physics . 84 (5): 2837. Bibcode :1986JChPh..84.2837M. doi : 10.1063/1.450310 .
  23. ^ abc Kotakoski, J.; Albe, K. (10 de abril de 2008). "Cálculos de primeros principios sobre nitrógeno sólido: un estudio comparativo de fases de alta presión". Physical Review B . 77 (14): 144109. Bibcode :2008PhRvB..77n4109K. doi :10.1103/PhysRevB.77.144109.
  24. ^ NIMS. «Base de datos de materiales de trabajo atómicos» . Consultado el 3 de octubre de 2015 .
  25. ^ Laniel, Dominique; Trybel, Florian; Aslandukov, Andrey; Spender, James; Ranieri, Umbertoluca; Fedotenko, Timofey; Glazyrin, Konstantin; Bright, Eleanor Lawrence; Chariton, Stella; Prakapenka, Vitali B.; Abrikosov, Igor A.; Dubrovinsky, Leonid; Dubrovinskaia, Natalia (5 de octubre de 2023). "Título: Determinación de la estructura de ζ-N2 a partir de difracción de rayos X de monocristal y sugerencia teórica para la formación de nitrógeno amorfo". Nature Communications . 14 (1): 6207. doi :10.1038/s41467-023-41968-2. ISSN  2041-1723. PMC 10556017 . PMID  37798268. 
  26. ^ abc Goncharov, A.; Gregoryanz, E. (15 de abril de 2004). Nitrógeno sólido en condiciones extremas de alta presión y temperatura. Colecciones especiales del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (informe). Química en condiciones extremas. Archivado (PDF) del original el 28 de enero de 2017. Consultado el 6 de diciembre de 2021 .
  27. ^ Gregoryanz, E.; Goncharov, AF; Hemley, RJ; Mao, HK; Somayazulu, M.; Shen, G. (13 de diciembre de 2002). "Evidencia Raman, infrarroja y de rayos X de nuevas fases de nitrógeno a altas presiones y temperaturas". Phys. Rev. B . 66 (22): 224108. Bibcode :2002PhRvB..66v4108G. doi :10.1103/physrevb.66.224108.
  28. ^ Turnbull, R.; Hanfland, M.; Binns, J.; Martinez-Canales, M.; Frost, M.; Marqués, M.; Howie, R.; Gregoryanz, E. (9 de noviembre de 2018). "Fase inusualmente compleja de nitrógeno denso en condiciones extremas". Nature Communications . 9 (1): 4717. Bibcode :2018NatCo...9.4717T. doi :10.1038/s41467-018-07074-4. PMC 6226474 . PMID  30413685. 
  29. ^ "Rompecabezas de tapones de "nitrógeno negro" nunca antes visto en la tabla periódica". Nuevo Atlas . 2 de junio de 2020 . Consultado el 16 de julio de 2020 .
  30. ^ “Nitrógeno negro”: los científicos resuelven un rompecabezas de la tabla periódica. En: SciTechDaily. 6 de junio de 2020
  31. ^ Laniel, Dominique; Winkler, Bjoern; Fedotenko, Timofey; Pakhomova, Anna; Chariton, Stella; Milman, Victor; Prakapenka, Vitali; Dubrovinsky, Leonid; Dubrovinskaia, Natalia (28 de mayo de 2020). "Alótropo de nitrógeno polimérico de alta presión con la estructura de fósforo negro". Physical Review Letters . 124 (21): 216001. arXiv : 2003.02758 . Código Bibliográfico :2020PhRvL.124u6001L. doi :10.1103/PhysRevLett.124.216001. ISSN  0031-9007. PMID  32530671. S2CID  212414928.
  32. ^ Delbert, Caroline (4 de junio de 2020). «Los científicos han creado nitrógeno negro». Popular Mechanics . Consultado el 16 de julio de 2020 .
  33. ^ Mineralogía de ultraalta presión: física y química del interior profundo de la Tierra . Hemley, Russell J. (Russell Julian). Washington, DC: Mineralogical Society of America. 1998. ISBN 0-939950-48-0.OCLC 40542380  .{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
  34. ^ Laniel, D.; Geneste, G.; Weck, G.; Mezouar, M.; Loubeyre, P. (11 de febrero de 2019). "Fase de nitrógeno polimérico en capas hexagonales sintetizada cerca de 250 GPa". Physical Review Letters . 122 (6): 066001. Bibcode :2019PhRvL.122f6001L. doi :10.1103/PhysRevLett.122.066001. ISSN  0031-9007. PMID  30822079. S2CID  73462260.
  35. ^ ab Hirshberg, Barak; Krylov, Anna I.; Gerber, R. Benny (enero de 2014). "Los cálculos predicen un cristal molecular estable de N8" (PDF) . Nature Chemistry . 6 (1): 52–56. Bibcode :2014NatCh...6...52H. doi :10.1038/nchem.1818. ISSN  1755-4349. PMID  24345947.
  36. ^ Duwal, Sakun; Ryu, Young-Jay; Kim, Minseob; Yoo, Choong-Shik; Bang, Sora; Kim, Kyungtae; Hur, Nam Hwi (7 de abril de 2018). "Transformación de azida de hidrazinio a N8 molecular a 40 GPa". The Journal of Chemical Physics . 148 (13): 134310. Bibcode :2018JChPh.148m4310D. doi : 10.1063/1.5021976 . ISSN  0021-9606. OSTI  1432864. PMID  29626901.
  37. ^ ab Michael J. Greschner et al. (abril de 2016). "Un nuevo alótropo del nitrógeno como material de alta densidad energética". The Journal of Physical Chemistry A 120(18). doi:10.1021/acs.jpca.6b01655.
  38. ^ abc Plašienka, Dušan; Martoňák, Roman (7 de marzo de 2015). "Vías de transformación en nitrógeno sólido a alta presión: de N2 molecular a cg-N polimérico". The Journal of Chemical Physics . 142 (9): 094505. arXiv : 1412.1246 . Bibcode :2015JChPh.142i4505P. doi :10.1063/1.4908161. PMID  25747092. S2CID  119112608.
  39. ^ Gregoryanz, Eugene; Goncharov, Alexander F.; Hemley, Russell J.; Mao, Ho-kwang (13 de julio de 2001). "Nitrógeno amorfo a alta presión". Physical Review B . 64 (5): 052103. arXiv : cond-mat/0105101v1 . Código Bibliográfico :2001PhRvB..64e2103G. doi :10.1103/PhysRevB.64.052103. S2CID  119343638.
  40. ^ Mailhiot, C.; Yang, LH; McMahan, AK (1 de diciembre de 1992). "Nitrógeno polimérico". Physical Review B . 46 (22): 14419–14435. Bibcode :1992PhRvB..4614419M. doi :10.1103/PhysRevB.46.14419. PMID  10003540.
  41. ^ ab Boehler, Reinhard (noviembre de 2005). "Células de diamante y nuevos materiales". Materials Today . 8 (11): 34–42. doi : 10.1016/S1369-7021(05)71158-5 .
  42. ^ Eremets, Mikhail I.; Gavriliuk, Alexander G.; Trojan, Ivan A.; Dzivenko, Dymitro A.; Boehler, Reinhard (4 de julio de 2004). "Forma cúbica de nitrógeno con enlace simple". Nature Materials . 3 (8): 558–563. Bibcode :2004NatMa...3..558E. doi :10.1038/nmat1146. PMID  15235595. S2CID  38483662.
  43. ^ Yoo, Choong-Shik (febrero de 2003). "Nuevos sólidos funcionales extendidos en condiciones extremas". DTIC . pág. 11. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 5 de octubre de 2015 .
  44. ^ Bondarchuk, Sergey V.; Minaev, Boris F. (2017). "Alótropo de nitrógeno trigonal con enlace simple de densidad de energía superalta: un gemelo químico de la forma cúbica gauche del nitrógeno". Química física Química Física . 19 (9): 6698–6706. Bibcode :2017PCCP...19.6698B. doi :10.1039/C6CP08723J. PMID  28210733 – vía The Royal Society of Chemistry.
  45. ^ Ma, Yanming; Oganov, Artem R.; Li, Zhenwei; Xie, Yu; Kotakoski, Jani (9 de febrero de 2009). "Nuevas estructuras de alta presión de nitrógeno polimérico". Physical Review Letters . 102 (6): 065501. Bibcode :2009PhRvL.102f5501M. doi :10.1103/PhysRevLett.102.065501. PMID  19257600.
  46. ^ Pederson, RC; Miller, CD; Arvidson, JM; Blount, K.; Schulze, M. (1998). "Problemas relacionados con la determinación de las propiedades mecánicas del nitrógeno sólido y de un compuesto de nitrógeno sólido y espuma de aluminio (40 K – 61 K)". En Balachandran, UB; Gubser, DG; Hartwig, KT; Reed, R.; Warnes, WH; Bardos, VA (eds.). Avances en ingeniería criogénica (materiales) . Vol. 44. Springer Science & Business Media . págs. 339–347. ISBN. 9781475790566.
  47. ^ Cook, T.; Davey, G. (junio de 1976). "La densidad y la conductividad térmica del nitrógeno sólido y el dióxido de carbono". Criogénesis . 16 (6): 363–369. Bibcode :1976Cryo...16..363C. doi :10.1016/0011-2275(76)90217-4.
  48. ^ abcd Trowbridge, AJ; Melosh, HJ; Steckloff, JK; Freed, AM (1 de junio de 2016). "Convección vigorosa como explicación del terreno poligonal de Plutón". Nature . 534 (7605): 79–81. Bibcode :2016Natur.534...79T. doi :10.1038/nature18016. PMID  27251278. S2CID  6743360.Sección de métodos
  49. ^ ab Satorre, MA; Domingo, M.; Luna, R.; Santonja, C. (30 de noviembre de 2004). "Densidad de metano y nitrógeno a diferentes temperaturas" (PDF) . Springer . Consultado el 1 de octubre de 2015 .
  50. ^ Aldous, Catherine; Desgreniers, Serge (2008). "Nuevas fases sólidas de van der Waals en el sistema binario metano-nitrógeno" (PDF) . Consultado el 21 de septiembre de 2015 .
  51. ^ Choukroun, Mathieu; Kieffer, Susan W.; Lu, Xinli; Tobie, Gabriel (2013). "Hidratos de clatrato: implicaciones para los procesos de intercambio en el sistema solar exterior". La ciencia del sistema solar ICES . Biblioteca de Astrofísica y Ciencia Espacial. Vol. 356. págs. 409–454. doi :10.1007/978-1-4614-3076-6_12. ISBN 978-1-4614-3075-9.
  52. ^ Olijnyk, H; Jephcoat, AP (15 de diciembre de 1997). "Estudios Raman de alta presión de una mezcla de nitrógeno y helio de hasta 40 GPa". Journal of Physics: Condensed Matter . 9 (50): 11219–11226. Bibcode :1997JPCM....911219O. doi :10.1088/0953-8984/9/50/022. S2CID  250867438.
  53. ^ Ninet, S. (1 de enero de 2011). "Propiedades estructurales y vibracionales del compuesto de van der Waals (N2)11He hasta 135 GPa" (PDF) . Physical Review B . 83 (13): 134107. Bibcode :2011PhRvB..83m4107N. doi :10.1103/PhysRevB.83.134107.
  54. ^ Protopapa, S.; Grundy, WM; Tegler, SC; Bergonio, JM (junio de 2015). "Coeficientes de absorción del sistema binario de hielo metano-nitrógeno: implicaciones para Plutón". Icarus . 253 : 179–188. arXiv : 1503.00703 . Bibcode :2015Icar..253..179P. doi :10.1016/j.icarus.2015.02.027. S2CID  96796422.
  55. ^ Aldous, Catherine. "Nuevas fases sólidas de van der Waals en el sistema binario metano-nitrógeno" (PDF) . www.lightsource.ca . Consultado el 22 de septiembre de 2015 .
  56. ^ Quirico, Eric; Schmitt, Bernard (julio de 1997). "Un estudio espectroscópico del CO diluido en N2Ice: aplicaciones para Tritón y Plutón". Icarus . 128 (1): 181–188. Bibcode :1997Icar..128..181Q. doi :10.1006/icar.1997.5710.
  57. ^ abcd Kooi, ME; Schouten, JA (1 de noviembre de 1999). "Investigación Raman de alta presión de la solubilidad mutua y la formación de compuestos en Xe-N2 y NeN2" (PDF) . Physical Review B . 60 (18): 12635–12643. Bibcode :1999PhRvB..6012635K. doi :10.1103/PhysRevB.60.12635. S2CID  122473674.
  58. ^ Nosé, Shuichi; Klein, Michael L. (octubre de 1985). "Estudio de dinámica molecular de la aleación (N2)67(Ar)29". Revista Canadiense de Física . 63 (10): 1270–1273. Código Bibliográfico :1985CaJPh..63.1270N. doi :10.1139/p85-209.
  59. ^ Lotz, HT; Schouten, JA (19 de junio de 2001). "Comportamiento de fase del sistema N2-Ar a altas presiones: un estudio de espectroscopia Raman". Physical Review B . 64 (2): 024103. Bibcode :2001PhRvB..64b4103L. doi :10.1103/PhysRevB.64.024103.
  60. ^ Kim, Minseob; Yoo, Choong-Shik (2011). "Interacción altamente repulsiva en un nuevo compuesto de inclusión D2–N2 a alta presión: evidencia Raman y de rayos X". The Journal of Chemical Physics . 134 (4): 044519. Bibcode :2011JChPh.134d4519K. doi :10.1063/1.3533957. PMID  21280760.
  61. ^ ab Sihachakr, D.; Loubeyre, P. (15 de octubre de 2004). "Mezclas de O2/N2 bajo presión: un estudio estructural del diagrama de fase binario a 295 K". Physical Review B . 70 (13): 134105. Bibcode :2004PhRvB..70m4105S. doi :10.1103/PhysRevB.70.134105.
  62. ^ Sansinena, M; Santos, MV; Zaritzky, N; Chirife, J (mayo de 2012). "Comparación de la transferencia de calor en nitrógeno líquido y granizado mediante simulación numérica de las tasas de enfriamiento de pajuelas francesas utilizadas para la criopreservación de esperma". Theriogenology . 77 (8): 1717–1721. doi :10.1016/j.theriogenology.2011.10.044. PMID  22225685.
  63. ^ Schutte, Eliane; Picciolo, Grace Lee; Kaplan, David S. (2004). Productos médicos de ingeniería tisular (TEMP). ASTM International. pág. 8. ISBN 9780803134713.
  64. ^ Porcu, Eleonora; Ciotti, Patrizia; Venturoli, Stefano (6 de diciembre de 2012). Manual de criopreservación de ovocitos humanos. Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 33.ISBN​ 9781139851022.
  65. ^ Becker, Edwin D.; Pimentel, George C. (1956). "Estudios espectroscópicos de moléculas reactivas mediante el método de aislamiento de matriz". The Journal of Chemical Physics . 25 (2): 224. Bibcode :1956JChPh..25..224B. doi :10.1063/1.1742860.
  66. ^ Ozin, Geoffrey A.; Voet, Anthony Vander (15 de octubre de 1973). "Complejos binarios de dinitrógeno de rodio, Rh(N2)n (donde n = 1–4), en matrices de baja temperatura". Revista canadiense de química . 51 (20): 3332–3343. doi : 10.1139/v73-498 .
  67. ^ Wu, Yu-Jong; Chen, Hui-Fen; Chuang, Shiang-Jiun; Huang, Tzu-Ping (10 de diciembre de 2013). "Espectros de absorción ultravioleta lejano de N3 y N2+ generados por electrones que impactan N 2 gaseoso". The Astrophysical Journal . 779 (1): 40. Bibcode :2013ApJ...779...40W. doi : 10.1088/0004-637X/779/1/40 .

Enlaces externos