Pevný vodík je označení pro pevné skupenství vodíku. Za standardního tlaku jej lze dosáhnout jeho ochlazením pod teplotu tání 14,01 K (-259,14 °C). Poprvé jej vyrobil James Dewar v roce 1899.
Hustota pevného vodíku je 86 kg/m3, jedna z nejnižších u pevných látek.
Molekulární pevný vodík Za nízkých teplot a při tlacích do 400 GPa vytváří vodík několik pevných fází tvořených jednotlivými molekulami H2. Fáze I se objevuje za nízkých teplot a tlaků a je tvořena těsně hexagonálně uspořádanými, volně rotujícími, molekulami H2. Za tlaku okolo 110 GPa přechází do fáze II. Fáze II má strukturu s narušenou symetrií, kde již molekuly H2 nemohou volně rotovat.
Kolem 160 GPa se objevuje fáze III a za teplot ve stovkách kelvinů a tlaků nad 220 GPa vzniká fáze IV.
Určení atomových struktur fází pevného vodíku je obtížné, protože atomy vodíku interagují s rentgenovým zářením slabě a vzorky, které lze získat jsou malé, takže rentgenová difrakce poskytuje jen málo údajů. Fázové přechody lze zjistit pomocí změn v Ramanových spektrech. Atomové struktury je možné zjistit propojením Ramanových spekter a výpočetních modelů.
K určení vlastností fází byly použity výpočty na základě teorie funkcionálu hustoty; takto určené struktury mají nízké volné energie a jejich Ramanova spektra odpovídají experimentálně získaným.
Kvantové metody Monte Carlo spolu se zahrnutím anharmonických vibračních efektů umožňují určení relativních Gibbsových volných energií těchto struktur a tím i vytvoření teoretických fázových diagramů, které jsou v souladu s experimenty.
Fáze II má molekulovou strukturu se symetrií P21/c; fáze III má symetrii C2/c (nebo podobnou) tvořenou vrstvami molekul v narušeném hexagonálním uspořádání; a fáze IV má strukturu se symetrií Pc, ve které se střidají vrstvy silně vázaných molekul a slabě propojených vrstev podobajících se grafenu.
Odkazy
Reference
Související články Stlačený vodík Kapalný vodík Kovový vodík
Kategorie:Vodík