在巨大的压力下,化学元素会出现新的特性,所显示的特征与正常大气压下的特征不一样。
研究人员发现,高压下碱金属如钾、铷和绝的特性更像过渡金属如铁、钴和镍。通常,碱金属与过渡金属是不反应的。
宾夕法尼亚州立大学的化学家约翰 · 巴丁(John. V. Badding)等认为,这些成果不仅开辟了新型的高压化学,而且也启示了地球物理学。他们认为,由铁或铁-镍组成的地核可能也含有钾。
研究人员用的是一种称为金刚石砧室——由金属垫片隔开的一对宝石级的金刚石组成的一小洞室,样品就放在这小洞室中,给金刚石加压,样品便受到挤压。
在31万个大气压下,巴丁和他的同事们压出了钾和镍的混合物。然后,他们用红外激光将样品加热到2500° K。
高压使钾原子崩缩成通常体积的五分之一,每个原子的电子因而排列的更加紧密。相反,在同样的压力下,镍几乎没有变化,仍然保待过渡金属的电子结构。
通过测量样品的偏斜角揭示出新的偏斜,这就表明,在给样品加热后,形成了新的化合物或合金。
从高压下钾与镍的结合可知,地核中可能也含有钾。地震测量指出,地核密度没有纯铁或铁-镍合金的密度大,因此,研究人员推测,地核内可能存在着较轻的元素如钾、氢、碳。
研究人员现在正准备用钾和铁做同样的实验,同时他们还打算搞清高压下镍-钾化合物的特征。
[孙家明译自Science News,1996年7月6日]