Новость, которая нас вдохновила

Новость, которая нас вдохновила

// Инертный газ может быть не инертным
Авторы: Григорий Тарасевич

Григорий Тарасевич — главный редактор «Кота Шрёдингера».

Международная группа учёных под руководством Артёма Оганова установила, что гелий способен образовывать устойчивые соединения.

Гелий — это элемент таблицы Менделеева, который любят физики и презирают химики. Его ядра начали появляться во Вселенной очень рано и составляют почти четверть всей известной материи. Дело-то нехитрое: два протона, два нейтрона… Солнце светит потому, что каждую секунду в нём водород превращается в гелий. Астрофизиков это радует.

Нобелевскую премию Петру Ка­пи­це тоже дали за гелий: в жидком состоянии он приобретает свойство сверхтекучести, чего практически ни одно вещество не умеет. Если нужна физика попроще, то можно набрать в лёгкие гелий из шарика и услышать, как забавно изменится голос: в этом газе другая скорость звука. Только лучше этого не делать — вредно для организма.

А вот химикам гелий неинтересен. Он самый инертный элемент из всех возможных. Приложив огромные усилия, его можно соединить с хлором или фтором. Но долго такие вещества не живут.

Честно говоря, мне было немного обидно за гелий. Эдакий легковесный одиночка, который ни с кем не способен вступать в отношения. Особенно его одиночество кажется болезненным на фоне ближайшего соседа — водорода. Тот нарасхват, соединиться с ним хочет каждый. А гелий никому не нужен. Жалко его.

Кристаллическая структура Na2He

Сиреневые шары — атомы натрия, внутри зелёных кубов находятся атомы гелия. Красные фигуры обозначают области, в которых локализованы электронные пары.

И вдруг радостная весть. Между­народная группа учёных доказала возможность существования стабильных соединений гелия. Возглавляет этот коллектив Артём Ога­нов (в России он работает в ­МФТИ и Скол­те­хе, а ещё у него лаборатории в США и Китае). Это далеко не первое его открытие в области «запрещённой» химии.

Способность гелия вступать в постоянную связь предсказали с помощью математического алгоритма ­USPEX. Пока расчёты показали, что возможны два стабильных соединения: Na2He и Na2HeO. Первое вещество было успешно синтезировано в американской лаборатории — под давлением больше миллиона атмосфер. Получилось стабильное соединение, напоминающее минерал флюорит.

«Открытое нами вещество ­весьма необычно: хотя атомы гелия напрямую не участвуют в химической связи, их присутствие фундаментально меняет химические взаимодействия между атомами натрия, способствуя сильной локализации валентных электронов», — объясняет китайский учёный Сяо Дун, который значится первым среди авторов исследования. 

Это открытие важно не только потому, что разрушает миф о никчёмности и асоциальности гелия. Оно может изменить наши представления о том, что происходит в недрах планет и звёзд. Вполне ­возможно, там есть условия, при которых гелий перестаёт быть одиночкой и начинает вступать в полноценные химические связи.

Источник эмоций: Xiao Dong et al. A stable compound of helium and sodium at high pressure // Nature Chemistry. 2017. Vol. 9. Р. 440–445.

 

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №6 (32) за июнь 2017 г.

Подписаться на «Кота Шрёдингера»