Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Opp, opp og bort: Kjemikere sier ja, helium kan danne forbindelser

Anonim

Kan helium bindes med andre elementer for å danne en stabil forbindelse? Studentene oppmerksomme på Utah State University professor Alex Boldyrevs innledende kjemi forelesninger ville umiddelbart svare "nei." Og de ville være riktige - hvis de lærde står på jordens overflate.

annonse


Men alle innsatsene er av, hvis elevene reiser til sentrum av jorden, à la Jules Vernes Otto Lidenbrock, eller hvis de våger til et av solsystemets store planeter, for eksempel Jupiter eller Saturn.

"Det er fordi ekstremt høyt trykk, som det som finnes på jordens kjerne eller gigantiske naboer, helt forandrer heliums kjemi, " sier Boldyrev, fakultet medlem i USUs institutt for kjemi og biokjemi.

Det er et overraskende funn, sier han, fordi på jord er helium en kjemisk inert og ureaktiv forbindelse som hindrer forbindelser med andre elementer og forbindelser. Den første av de edle gassene, helium, har en ekstremt stabil elektronisk lukket konfigurasjon, og gir ingen åpninger for tilkoblinger.

Videre bekreftet Boldyrevs kollegaer beregningsmessig og eksperimentelt at natrium, aldri en jordisk kamerat til helium, enkelt binder seg med standoffgassen under høyt trykk for å danne den nysgjerrige Na2He-forbindelsen. Disse funnene var så uventede, sier Boldyrev at han og kolleger kjempet i mer enn to år for å overbevise vitenskapens korrekturlesere og redaktører om å publisere sine resultater.

Persistens betalte seg. Boldyrev og doktorand Ivan Popov, som medlemmer av en internasjonal forskergruppe ledet av Artem Oganov fra Stony Brook University, publiserte de banebrytende funnene i 6. februar 2017, spørsmålet om Nature Chemistry (DOI: 10.1038 / NCHEM.2716.).

Andre forfattere på papiret inkluderer forskere fra Kinas Nankai University, Senter for høytrykksvekst og teknologi Avansert forskning, Kinesisk vitenskapsakademi, Nordvest-Polytechnical University, Xi'an og Nanjing University; Russlands Skolkovo-institutt for vitenskap og teknologi, Moskva-instituttet for fysikk og teknologi, Sobolev Institutt for geologi og mineralogi og RUDN-universitetet; Carnegie Institution of Washington, Lawrence Livermore National Laboratory, Italias Universitet i Milano, University of Chicago og Tysklands Aachen University og Photo Science DESY.

Boldyrev og Popovs rolle i prosjektet var å tolke en kjemisk binding i beregningsmodellen utviklet av Oganov og de eksperimentelle resultatene som ble generert av Carnegies Alexander Goncharov. I utgangspunktet ble Na2He-forbindelsen funnet å bestå av Na8-terninger, hvorav halvparten var okkupert av heliumatomer og halvparten var tom.

"Men når vi utførte kjemisk bindingsanalyse av disse strukturene, fant vi at hver" tomme "kube faktisk inneholdt en åtte-senter, to-elektronbond, sier Boldyrev. "Dette bindet er det som er ansvarlig for stabiliteten til dette fortryllende stoffet."

Funnene deres ga forskningen videre til et annet trinn.

"Når vi undersøker strukturen av denne forbindelsen, deklarer vi hvordan denne båndet oppstår, og vi forutslo at å legge til oksygen, kunne vi lage en lignende forbindelse, " forteller Popov.

Slike kunnskaper gir store spørsmål om kjemi og hvordan elementene oppfører seg utover den verden vi kjenner. Spørsmål, sier Boldyrev, at jordens innbyggere må huske på når de vurderer langsiktig romreise.

"Med den nylige oppdagelsen av flere eksoplaneter blir vi minnet om universets storhet, " sier han. "Vår forståelse av kjemi må forandre seg og utvide seg utenfor vår egen planet."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Utah State University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Xiao Dong, Artem R. Oganov, Alexander F. Goncharov, Elissaios Stavrou, Sergey Lobanov, Gabriele Saleh, Guang-Rui Qian, Qiang Zhu, Carlo Gatti, Volker L. Deringer, Richard Dronskowski, Xiang-Feng Zhou, Vitali B. Prakapenka, Zuzana Konôpková, Ivan A. Popov, Alexander I. Boldyrev, Hui-Tian Wang. En stabil forbindelse av helium og natrium ved høyt trykk . Nature Chemistry, 2017; DOI: 10, 1038 / nchem.2716