Терпение, железные нервы, холодная голова, чистые и умелые руки и, наверное, горячее сердце позволили химикам из Германии очистить, выделить им охарактеризовать ранее неописанные азиды ртути, вещества, способные взорваться даже от дуновения легкого ветерка.

Результаты работы расширяют границы наших знаний о химии ртути, металла, известного людям с древности и считавшегося когда-то матерью всех остальных металлов.

Азиды ртути сложно исследовать в лаборатории, поскольку эти соединения отличаются высокой токсичностью и могут быть весьма взрывоопасны. Именно поэтому этот раздел химии производных ртути до недавнего времени оставался terra incognita для химиков. Последним открытым и изученным представителем азотсодержащих производных ртути до недавнего времени оставалось открытое полтора века назад основание Миллона, гидроксид нитридодиртути [Hg2N]OH˙2H2O, который отличается интересной комбинацией и типом связывания атомов ртути в катионном фрагменте.



Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2013, DOI: 10.1002/anie.201305545

Исследовательская группа (Акселя Шульца) и Александера Виллингера (Alexander Villinger) из Университета Ростока преуспела в синтезе азида основания Миллона – [Hg2N]N3 – первого азидного производного нитрида ртути. Хотя эта соль и опасна в обращении, ее все же можно синтезировать, однако в результате простой обменной реакции не образуются кристаллы строения достаточно однородного для изучения методом рентгеноструктурного анализа. Чтобы получить образец вещества, пригодный для структурных исследований химикам из Ростока пришлось провести серию экспериментов по обмену ионов, которые в общей сложности заняли 300 дней.

Как поясняет Шульц, в результате всех операций исследователям удалось получить микрокристаллический материал с высокой степенью фазовой чистоты, однако при сушке кристаллов их взрывоопасность увеличилась (Шульц сравнивает поведение сухих кристаллов с поведением Безумного Шляпника из «Алисы в стране чудес»). Для проведения такого рода экспериментов химику нужна защита для ушей, маска, защищающая лицо, кевларовые перчатки и кожаная защитная лабораторная одежда вместо обычного халата, при этом при проведении экспериментов весь персонал, даже не связанный с получением азидов, ставили в известность.

Исследователям также впервые удалось выделить и охарактеризовать один из структурных изомеров азида ртути Hg(N3)2. Это соединение существует в двух структурных формах – относительно стабильной α-форме и неустойчивой β-форме, самопроизвольно переходящей в свой α-аналог. Как отмечает Виллигер, β-форма настолько неустойчива, что кристаллы этого изомера могут взрываться уже в процессе кристаллизации из маточного раствора и падении на дно колбы. Такие микродетонации не только можно услышать невооруженным ухом, но в ряде случаев они даже приводили к разрушению стеклянной посуды.

Эксперты единогласно отмечают, что результаты новой работы – детальная структурная характеристика азидов ртути и основания Миллона заполняют пробелы в знаниях об этих соединениях. Вольфганг Бек (Wolfgang) из Университета Мюнхена заявляет, что сам синтез и последующее структурное исследование азидов ртути не может не поражать, ему вторит Стефан Шульц (Stephan Schulz) из немецкого университета Дуйсбург-Эссен, который добавляет, что чувствительность, взрывоопасность и нестойкость этих соединений еще раз подчеркивает, какого уровня экспериментальное мастерство было проявлено Шульцем и Виллингером.

Шульц соглашается, что работать с полученными веществами было сложно и опасно, однако подчёркивает, что даже для опасного объекта исследования, если мы знаем про опасность, можно грамотно спланировать эксперимент и принять все необходимые меры предосторожности, поэтому опасность, о которой известно – это уже не совсем опасность. Как он добавляет, настоящие проблемы в химической лаборатории начинаются тогда, когда мы не представляем, какой опасности нам следует ожидать.