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新型“鈉-氦”化合物問世,打破傳統“鍵”認識

從元素週期表來看,最不活潑的元素是“氦”,他的金屬性和非金屬都極弱。一直以來人們都很難合成它的化合物。因為氦的最外層只有兩個電子,達到穩定的結構,再由於核內質子對核外兩個電子的強烈吸引作用,

電離能極大,使其電子幾乎不可以失去,不能表現出單質的還原性;最外層已經是兩電子穩定構型,電子親和勢幾乎不能測到,也難以得到外界電子來破壞其穩定結構而表現出氧化性。

氦的化合物之前從未被合成。和氦同族的氙,由於其原子半徑增大,核對外層電子引力減小,表現出一定的金屬性。目前,化學工作者已經合成了多種的他的化合物如XeO3、XeF4、XeF2等。

氪的化合物也已經被合成。

(氦聚合)

最近捷報傳來,我們北京高壓科學中心和南開大學參與的國際研究小組在高壓條件下發現了鈉-氦化合物。相關結果發表于《自然—化學》,引發化學界熱議。氦的存量在宇宙中非常豐富,目前最新科研在進行輕核聚變產生核能即將成為可能,

所以氦的前景研究十分廣闊。美國宇航局計畫將來從月球上運輸大量氦回地球,來解決能源緊缺和環境保護問題。

(合成示意圖)

對氦的化學性質研究根據其結構預測:一般要滿足特高壓、高溫下來表現,有催化劑更好。

本次我國科學家董校博士通過“晶體結構預測”模型進行演算發現,在極度的壓力之下,一種穩定的氦鈉化合物能夠形成。

然後他們在金剛石壓腔實驗中真的創造出了前所未見的化合物:Na2He,途徑是迫使電子集中在該結構的立方空間內,同時具有絕緣能力。實驗可以為氦和鈉原子提供相當於110萬倍地球大氣壓的條件。

(晶體堆積模型)

Na2He實際上是一種被命名為電子鹽的特殊相,

受內層電子的強烈排斥作用,電子被局域到了體系的空間空隙當中。在這種情況下,沒有原子核的孤立電子可以看成是陰離子,簡單來說,Na2He實際上是Na,He和孤立電子對組成的離子化合物。但實際的成鍵情況要遠比上述情況複雜,孤立電子和Na還有He有強烈的相互作用和電荷轉移。

鈉氦的化合物的合成發現,無疑為化學界開闢了一個新的稀有氣體化合物研究的先河,

相信會有更多的氦化合物會被很快經不斷被合成乃至應用。化學大咖和化學愛好者,趕快加油啊!

作者:老鈉