Prvá stabilná zlúčenina hélia • Gregory Molev • Vedecký obraz dňa na "prvkoch" • Chémia

Prvá stabilná zlúčenina hélia

Predtým ako ste modelom Na molekuly2On je prvá stabilná zlúčenina hélia. Pri vysokom tlaku hélium (zelené kocky) tvorí stabilnú zlúčeninu s dvoma atómami sodíka (fialové gule). Táto molekula je elektrid, to znamená, že je kladne nabitá a jej protiióny sú elektróny (červená oktahedra).

Historicky sa atómy nachádzajúce sa v pravom stĺpci periodickej tabuľky (helium He, ne ne, argón Ar, krypton Kr, xenón Xe, radón Ra) nazývajú atómy "ušľachtilého plynu". Názov je od tých vzdialených pórov, keď sa zistilo, že tieto atómy (presnejšie plyny pozostávajúce z týchto atómov) netvoria stabilné chemické zlúčeniny. Majú plne naplnenú škrupinu valenčných elektrónov a na prvý pohľad nemusia zdieľať elektróny s inými atómami a nie je tam miesto na prijímanie elektrónov z vonku. Inými slovami, je pre ne energeticky nepriaznivé vytvárať chemické väzby.

Avšak, rýchlo sa ukázalo, že za určitých podmienok as určitými atómami môžu byť vytvorené ušľachtilé plyny na vytvorenie stabilných zlúčenín. Prvý v roku 1962 padol xenón, z ktorého bolo možné vytvoriť difluorid (XeF2) a tetrafluorid xenónu (XeF4).Xenón difluorid sa používa v organickej syntéze ako silné fluorizačné činidlo a tetrafluorid má tiež dostatok aplikácií. Po xenóne padol krypton a argón.

Neón a hélium sa nevzdávali. Najmä hélium, z ktorého sa získali iba krátko žijúce zlúčeniny s hyperreaktívnym účinkom, z ktorých je najznámejšou heH + heliumhydrid. Ďalším typom zlúčenín hélia sú molekuly, ako je napríklad HeC60 (pozri "Suchá voda" pomohla zmerať polarizáciu kovalentných väzieb, "Elements", 11/02/2016), v ktorom je hélium spojené slabými väzbami van der Waals a neovplyvňuje elektronickú štruktúru. Ionizačná energia (elektrónové oddelenie) hélia je najvyššia zo všetkých atómov, takže neexistuje spôsob, ako sa priblížiť plnený elektrónový plášť. Ako prekonať odpor?

Skupina Artem Oganov zo Skoltech (Moskva) a univerzity Stoini-Brook (USA), s použitím programu vyvinutého USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography), vypočítalo, že hélium je schopné vytvoriť stabilnú zlúčeninu Na2On pôsobí sodíkom pri vysokom tlaku (> 113 GPa). V spolupráci so skupinou z Nankai University (Čína) dokázali experimentálne predpovedať predpoveď. Syntéza sa uskutočnila stlačením sodíka pomocou dialyzátora s héliovým diamantom.

Štruktúra bola vytvorená dvoma nezávislými metódami – Ramanovou spektroskopiou a röntgenovou štrukturálnou analýzou. Zistili tiež, že látka nekoná elektrickú energiu a že hélium, ktoré zabraňuje prechodu voľných elektrónov, je za to vinné. na2Má trikrát vyšší bod tavenia ako čistý sodík – nad 1500 K pri 140 GPA (pre Na 550 K za podobných podmienok). Takéto zlúčeniny môžu existovať v hĺbkach Zeme a iných planét. Autori predpovedajú ďalšiu zlúčeninu – Na2HeO, je stabilný pri tlaku> 15 GPa, ale doteraz nebol experimentálne potvrdený.

No, je čas urobiť vhodné prírastky v učebniciach chémie.

Obrázok z cen.acs.org.

Gregory Molev


Like this post? Please share to your friends:
Pridaj komentár

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: