Новостная лента

«Невозможна» соединение гелия

19.02.2016

 

Впервые ученым удалось создать стабильное химическое соединение с благородным газом гелием. До сих пор этот элемент считали слишком неактивным и стабильным, чтобы взаимодействовать с другими атомами. Однако недавно за экстремально высокого давления химикам удалось создать солеподібний ионический кристалл из натрия и гелия. Это соединение проявила себя стабильной при давлении свыше 113 гигапаскалей, информируют ученые в журнале Nature Chemistry.

В каждом пустом поле Na2He-решетки, образованной ионами натрия (розовое), расположенные сочетание электронных пар (желтое). Атомы гелия обозначены белым цветом. Изображение: Ivan Popov/ Utah State University.

 

 

Гелий – самый легкий из всех благородных газов, однако один из самых «социальных». Ведь в отличие от других элементов в периодической системе добровольно гелий не образует никаких соединений. Его оба электроны целиком заполняют S-орбиталь и делают атом неспособен ее изменить в результате сочетания с другими элементами. Только при чрезвычайных условиях возникает так называемый эффект Ефимова-Трімера, то есть свободное объединение трех атомов.

 

«На протяжении последних десяти лет много ученых пыталось найти стабильные соединения гелия»,– пояснил Артем Оганов (Artem Oganov) и кого коллеги из Московского института физики и технологий. До сих пор не удавалось создать стабильную молекулу гелия с настоящими ковалентними связями.

 

Однако Оганов и его коллеги смогли «обхитрувати» гелий. У исследователей возникла идея: под действием высокого давления изменить свойства благородного газа так существенно, чтобы сделать возможным объединение с другими элементами. Сначала исследователи с помощью алгоритмов проверяли, какие молекулярные структуры гелия являются потенциально стабильными при разного давления.

 

«Мы нашли новое соединение Na2He, что возникала при давлении свыше 160 гигапаскалей и имела меньшую энтальпию, чем смесь элементарного натрия и гелия» – ученые рассказали о результатах первого этапа своих исследований. Это доказывало, что при описанных условиях должна возникать стабильная кристаллическая структура. Согласно подсчетам, за давления, которого можно достичь в лаборатории, натрий проявил себя единственным элементом, с которым гелий входит в реакцию.

 

Но можно ли создать такую гелиевую соединение на самом деле? Чтобы это проверить, химики подвергли давлению в бриллиантовом наковальне смесь натрия и гелия. При давлении свыше 113 гигапаскалей рентгеноструктурный анализ и раман-спектроскопии показали изменения. Так из смеси обоих элементов возникла новая кристаллическая соединение.

 

«Вещество, которое мы обнаружили, совершенно уникальна», – сообщил Огановю. Структурой Na2He подобная на ионный, солеподібний кристалл. В нем атомы гелия объединены в кубическую решетку, побідну на 3D-модель шахматной доски, в которой гелий занимает каждое черное поле. Пустые поля вместо этого заняты парой электронов, окруженные ионами натрия.

 

«Это соединение является електридом, кристаллом с положительно заряженным іоновим ядром, в котором сильно локализованные валентные электроны выполняют функцию анионов», – объясняют ученые. Присутствие гелия предопределяет такое расположение электронов и делает экзотический кристалл непровідником. Так, Na2He хотя и является экзотической, однако за высокого давления стабильной, настоящей составом гелия с другим элементом, подчеркивают ученые.

 

То, что эта «невозможная» соединение существует, казалось редакторам профессионального журнала настолько невероятным, что понадобилось два года, чтобы статья прошла рецензирование и была опубликована.

 

«Наше исследование демонстрирует: при экстремальных условиях могут возникать необычные явления и соединения», – рассказал Оганов. Также он и его коллеги с помощью своих алгоритмов наткнулись на другую кристаллическую структуру гелия, возникающее из-за высокого давления. Соединение Na2HeO похожая на кристаллическую структуру Na2He, и только в полях с парами электронов расположены ионы O2. Существование Na2HeO нужно еще подтвердить экспериментально.

 

 

«Unmögliche» Helium-Verbindung erzeugt

Nature Chemistry, 07/02/2017

Зреферувала Соломия Кривенко

You Might Also Like

Loading...

Нет комментариев

Комментировать

Яндекс.Метрика