Стабильные соединения гелия

Гелий- второй элемент в таблице Менделеева, к тому же, он относится к инертным (благородным) газам. Такие элементы в таблице семь живут в восьмой группе, потому что имеют восемь электронов на внешнем уровне. Это свойство делает благородные газы инертными: они не забирают и не отдают электроны, а значит, и не вступают в реакции.

О благородности гелия ученые утверждали со времен его открытия. В журнале «Химия и жизнь» В. В. Станцо пишет: «Гелий - подлинно благородный газ. Заставить его вступить в какие-либо реакции с образованием истинных химических соединений пока не удалось. Чрезвычайная химическая пассивность гелия объясняется заполненностью единственной электронной оболочки его атома. Два электрона этой оболочки предельно приближены к ядру, и, чтобы оторвать их, нужно затратить огромную энергию - 78,61 эВ (для сравнения: у водорода - 13,60 эВ). Вычисления показывают, что если бы и был найден способ получения, скажем, фторида гелия, то при образовании он поглотил бы слишком много энергии и его молекулы не могли бы обладать даже минимальной устойчивостью».

В XXI веке благородность гелия таки удалось «сломать». Сделать это удалось группе нашего соотечественника, руководителя Лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ, Артема Оганова.

Ученые много лет пытались найти устойчивые соединения гелия и других благородных газов, но они либо существовали недолго, либо атом гелия в них практически не менял общей структуры и значил для соединения довольно мало (в этих соединениях атомы гелия были заперты внутри прочного каркаса из других атомов, причем, между атомами-заключенными и атомами каркаса нет химических связей. Формула таких соединений — He@C60, где символом @ обозначается включение атома гелия внутрь полости в молекуле фуллерена C60).

Международная группа ученых из России, Китая, США и Германии занялась поиском соединений, в которых гелий участвовал бы в образовании химических связей. С помощью алгоритма по предсказанию кристаллической структуры Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography было предсказано существование и структура двух кристаллических соединений гелия- Na2He (гелид натрия) и Na2HeO (оксигелид натрия). Исследователям удалось экспериментально получить одно из соединений (Na2He).

Для синтеза были установлены необходимые условия: сверхвысокие давления, превышающие атмосферное в 150 тысяч и миллион раз. Такие величины 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 формируется при давлении примерно в 1,1 миллиона атмосфер и остается стабильным