Ученые обнаружили новый карбонат в группе щелочноземельных металлов
26 февраля 2025 г.
Исследователи из Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН с помощью квантово-химического моделирования впервые показали возможность образования карбоната бериллия, наименьшего элемента в ряду щелочноземельных металлов.
Согласно результатам ученых, карбонат бериллия стабилен как в условиях окружающей среды, так и при более высоких давлениях, то есть в условиях глубинных оболочек Земли. Результаты опубликованы в The Journal of Physical Chemistry C.
До недавнего времени считалось, что бериллий – единственный элемент щелочноземельной группы, для которого стабильная структура карбонатной фазы (BeCO3) неизвестна. Сообщалось, что, напротив, это соединение нестабильно и подвержено разложению на оксид бериллия и диоксид углерода. Однако для других щелочноземельных металлов (магний, кальций, стронций, барий) стабильные кристаллические структуры карбонатных фаз обнаружены и детально описаны. Следует также отметить, что данных о природном образовании чистого карбоната BeCO3 не имеется. На сегодняшний день из почти сотни минералов, содержащих бериллий, известен только один сложный карбонат с дополнительными анионами – минерал нивеоланит.
Ученые ИГМ СО РАН с помощью современных методов поиска структур впервые обнаружили три стабильные кристаллические модификации карбоната бериллия. Исследование является теоретическим – все расчеты были выполнены в рамках теории функционала плотности. Кроме того, специалисты выяснили ряд особенностей этих модификаций: детали атомной структуры, возможность сохранения структур при декомпрессии и термодинамическую стабильность при атмосферном давлении. Теоретические расчеты сибирских ученых были подтверждены группой экспериментаторов из Франкфуртского университета имени Гёте.
Открытие стабильных кристаллических структур BeCO3, часть из которых могут быть восстановлены до условий окружающей среды, расширяет современное понимание о карбонатах, поскольку карбонат бериллия был последним отсутствующим звеном в семействе карбонатов щелочноземельных металлов.
«Возможной причиной отсутствия карбоната бериллия в природе и отсутствие данных его синтезов при атмосферном давлении, скорее всего, обусловлено низкой температурой распада на оксид бериллия и углекислый газ, подобно карбонатам магния и кальция. Однако мы верим, что в обозримом будущем существование стабильной кристаллической структуры BeCO3 при атмосферном давлении будет подтверждено экспериментально», – отметил научный сотрудник ИГМ СО РАН к.ф.-м.н. Н. Е. Сагатов.
Источник: «Наука в Сибири» / Д. Н. Сагатова, ИГМ СО РАН.
Метки: СО РАН, ИГМ СО РАН