Nova química do gás nobre hélio

Estrutura cristalina de Na2He, semelhante a um tabuleiro de damas tridimensional composto raro de um gás nobre. As esferas roxas representam átomos de sódio, que estão dentro dos cubos verdes que representam átomos de hélio. As regiões vermelhas dentro dos vazios da estrutura mostram áreas onde residem pares localizados de elétrons. 

O hélio é o segundo elemento mais abundante no universo, perdendo apenas para o hidrogênio. Ele é um membro da família dos gases nobres, elementos que receberam esse nome por causa de sua diferença química. Esses elementos não formam facilmente compostos com outros elementos. Particularmente, o hélio é amplamente considerado o elemento mais inerte dos gases nobres. Ele, em condições normais, não possui compostos estáveis. 

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Para mudar essa situação uma equipe internacional de pesquisadores da Universidade Stony Brook de Moscou previu dois compostos estáveis ​​de hélio – Na₂He e Na₂HeO. Os dois compostos acabaram de serem produzidos experimentalmente. O Na₂He foi sintetizado com sucesso em um experimento com células de bigorna de diamante (DAC), realizado no Carnegie Institution for Science em Washington. O composto apareceu a pressões de cerca de 1,1 milhão de vezes a pressão atmosférica da Terra e prevê-se que seja estável pelo menos até 10 milhões de vezes isso.

O composto possui átomos de hélio que na verdade não formam ligações químicas, mas sua presença altera fundamentalmente as interações químicas entre os átomos de sódio, força os elétrons a se localizarem dentro dos vazios cúbicos da estrutura e torna esse material isolante. Na₂He que é chamado de eletreto, tem um tipo especial de cristal iônico semelhante ao sal. Possui um sub-retículo com carga positiva de íons sódio e outro sub-retículo com carga negativa, formado por pares de elétrons localizados. Como os elétrons são fortemente localizados, esse material é um isolado, o que significa que ele não pode conduzir os elétrons de fluxo livre que compõem uma corrente elétrica.  

O Na₂HeO mostrou ser estável na faixa de pressão de 0,15 a 1,1 milhão de atmosferas. É também um cristal iônico com uma estrutura semelhante à de Na₂He. No entanto, no lugar de pares de elétrons, ele carregou oxigênio negativamente na forma de O²⁻.

Fontes:

Matéria na Extreme States

Alexander Goncharov