Воскресенье, 12 Июль 2020

Российские химики открыли первое настоящее соединение гелия



Российские химики открыли первое  настоящее  соединение гелия

6 Февраля 2017

МОСКВА, 6 февраля Российские и зарубежные химики рассказывают о возможности существования двух очень стабильных соединений самого ксенофобского элемента – гелия, и экспериментально подтвердили существования одного из них – гелида натрия, говорится в статье, поданной в журнале Nature Chemistry.

Данное исследование демонстрирует, как совершенно неожиданные явления могут быть обнаружены с помощью самых современных теоретических и экспериментальных алгоритмов. Наша работа в очередной раз иллюстрирует, насколько чуточного на сегодняшний день мы знаем о влиянии экстремальных условий на химию, и роль таких явлений на процессы внутри земель ещё предстоит объяснить, рассказывает Артем Оганов, профессор Сколтеха и Московского Физтеха в Долгопрудном.

Тайны благородных газов

Первичная ткань Вселенной, возникшая через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва, состояла всего из трех элементов – дейтерия, гелия и следовых содержаний лития. Гелий и сегодня является третьим по распространенности элементом мироздания, однако на Земле его встречается крайне мало, и запасы гелия на планете постоянно уменьшаются из-за того, что он улетучивается в космос.

Отличительной чертой гелия и других элементов восьмой группы таблицы Менделеева, которых ученые называют благородными газами, является то, что они крайне неохотно – в случае ксенона и других тяжелых элементов – или в принципе, как неон, не способны вступать в химические реакции. Существует лишь много десятков соединений ксенона и криптона с фтором, кислородом и другими сильными окислителями, ноль соединений неона и одно соединение гелия, обнаруженное экспериментальным путем в 1925 году.

Это соединение, объединение протона и гелия, не является настоящим хим соединением в строгом смысле этого слова – гелий в данном случае не участвует в образовании химических связей, хотя и влияет на поведение акцепторов водорода, лишенных электрона. Как раньше предполагали химики, молекулы этого вещества должны побывальщины встречаться в межзвездной среде, однако за последние 90 лет астрономы так и не выяснили их. Возможной причиной этого является то, что данный ион крайне нестабилен и разрушается при контакте с почти подругой другой молекулой.

Артем Оганов и его команда задумались, могут ли соединения гелия существовать при экзотических условиях, о которых подлунные химики задумываются крайне редко – при сверхвысоких давлениях и температурах. Оганов и его коллеги достаточно давно изучают подобную экзотическую химию и даже изготовили специальный алгоритм для поиска веществ, существующих в таких условиях. При его помощи они обнаружили, что в недрах газовых гигантов и некоторых других планет может существовать экзотическая ортоугольная кислота, невозможные версии простой поваренной соли, и ряд других соединений, нарушающих законы классической химии.

Используя эту же конструкцию, USPEX, российские и зарубежные ученые обнаружили, что при сверхвысоких давлениях, превышающих атмосферное в 150 тысяч и миллион раз, существует сразу два стабильных соединения гелия – оксигелид натрия и гелид натрия. Первое соединение есть из двух атомов натрия и одного атома гелия, а второе – из кислорода, гелия и двух акцепторов натрия.

Атом на алмазной наковальне

И то, и другое давление можно легко получить при помощи современных алмазных наковален, что и сделали коллеги Оганова под руководством другого россиянина Александра Гончарова из Геофизической лаборатории в Вашингтоне. Как показали его опыты, гелид натрия создаётся при давлении примерно в 1, 1 миллиона атмосфер и остается стабильным как минимум до 10 миллионов атмосфер.

Что интересно, гелид натрия похож по своей конструкции и свойствам на соли элемента, соседа гелия по периодической таблице. Каждый атом гелия в этой соли окружен восьмью атомами натрия, подобно тому, как устроен фторид элемента или любая другая соль плавиковой кислоты. Электроны в Na2He притянуты к атомам так сведущего, что это соединение, в отличие от натрия, является изолятором. Подобные структуры ученые называют ионными хрусталями, так как электроны оккупируют в них роль и место отрицательно заряженных ионов.

Открытое нами соединение весьма необычно: хотя атомы гелия напрямую не участвуют в химической связи, их присутствие фундаментально меняет хие взаимодействия между атомами натрия, способствуя сильной локализации валентных электронов, что делает полученный материал изолятором, объясняет Сяо Дун (Xiao Dong) из университета Нанканя в Тяньцзине (Китай).

Другое соединение Na2HeO оказалось стабильным в диапазоне давлений от 0, 15 до 1, 1 миллиона атмосфер. Вещество также является ионным хрусталём и имеет схожее с Na2He строение, только роль отрицательно заряженных ионов в них играют не электроны, а атомы кислорода.

Что интересно, все прочие щелочные металлы, обладающие более высокой реактивностью, гораздо менее охотно образуют соединения с гелием при давлениях, превышающих атмосферическое не более чем в 10 миллионов раз.

Оганов и его коллеги связывают это с тем, что орбиты, по которым движутся электроны в атомах калия, рубидия и цезия, заметным образом постепенно меняются при повышении давления, чего с натрием, по пока не понятным причинам, не происходит. Как полагают ученые, гелид натрия и другие подобные вещества могут встречаться в ядрах некоторых планет, белых карликов и прочих звезд.


Редактор рубрики


Место события на карте мира:










комментарии (0)


Вы можете оставить комментарии от своего имени, через соц. сервисы



Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

Эрдоган ударил по православию - Россия 24




Популярное на сегодня

Автоматизированная система анализа заголовков новостей с поиском популярных слов.
Автоматизированная система анализа заголовков новостей
Данные обновляются каждые полчаса.

Эмоции на сегодня

Анализ эмоциональной составляющей новостей.
Анализ эмоциональной составляющей новостей .

Данные обновляются каждые полчаса.

Страны и города

Соотношение количества новостей из разных точек Земли за сутки.
Соотношение количества новостей из разных точек Земли .

Данные обновляются каждые полчаса.

Валюты

Рейтинг валют участвующих в новостях.
Рейтинг валют участвующих в новостях .

Данные обновляются каждые полчаса.





Комментарии к новостям

[23 Мая 2020, 21:30] Александр Семёнов Диагноз никто не подтвердил, кроме знатоков из СМИ. ...

[17 Апреля 2020, 12:09] mkozhin91 Ура! Ждем поскорее тесты, проверяемся и выходим уже с этого карантина ...

[30 Сентября 2018, 15:16] Alexander Санация идет по плану. Интересно, кто станет новым владельцем? ...

[5 Сентября 2018, 20:43] Larisa "С жалобами на подземные толчки". Забавно)) ...

[27 Мая 2018, 04:50] Irina Ошибка: До 2014 года только в Паттайе, по данным таиландских властей, бредили более 60 тысяч россиян. ...

[26 Мая 2018, 02:52] evgen69th Здесь есть нацеленный обман, т.к. "аналогов которому в России до сих пор не существовало" - это откровенная ложь. Уже 17-й сезон существует Байкальский проект - https://baikalproject.com - который является первопроходцем образовательной ...

[29 Апреля 2018, 17:49] Denis Точно Шмаков говорит, не допустят депутаты такого "равноправия" с обычными людьми. Подзажрались уже, даже если раньше были рабочими. пять лет в думе и бронзовеют. Хотя, было бы прикольно посмотреть, как они ...

Новости шоу-бизнеса

Никто не знал, а я Бэтмен: за что ругали исполнителей роли Темного рыцаря

Никто не знал, а я Бэтмен: за что ругали исполнителей роли Темного рыцаря

МОСКВА, 12 июля —, Ольга Распопова. Образ культового супергероя из Готэма, которому уже 77 лет, сильно изменился. Если сначала Бэтмен балансировал на грани клоунады, то в итоге поднялся почти до общефилософского уровня. На днях скончался режиссер Джоэл Шумахер, которого обвиняли в … Прочитать