Dinatri helide

Dinatri helide
	Cấu trúc của dinatri helide giống calci fluoride
Nhận dạng
Số CAS	1562370-74-4
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ [Na].[Na].[He] ;
Thuộc tính
Công thức phân tử	Na2He
Khối lượng mol	49,9807 g/mol
Bề ngoài	lớp chất rắn không màu, chỉ tồn tại dưới áp suất cực kỳ cao
Khối lượng riêng	không có số liệu
Điểm nóng chảy	1.227 °C (1.500 K; 2.241 °F)
Điểm sôi	không có số liệu
Độ hòa tan trong nước	không có số liệu
Độ hòa tan	không có số liệu
Các hợp chất liên quan
Cation khác	Lithi helide
	Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Tham khảo hộp thông tin

Dinatri helide^[1] là một hợp chất vô cơ của natri và khí hiếm heli với công thức hóa học Na₂He. Hợp chất này ổn định ở áp suất cao, trên 113 gigapascal (1.120.000 atm). Lần đầu tiên hợp chất được dự đoán^[2] bằng cách sử dụng thuật toán dự đoán cấu trúc tinh thể USPEX và sau đó được tổng hợp vào năm 2016.^[3]

Tổng hợp

Na₂He được dự đoán là ổn định về mặt nhiệt động học ở áp suất trên 160 GPa và ổn định trên 100 GPa. Điều này có nghĩa là nó có thể hình thành ở áp suất cao hơn và có thể ổn định khi giảm áp suất xuống 100 GPa, nhưng dưới mức đó nó sẽ bị phân hủy. So với các hợp chất nhị phân của các nguyên tố khác và heli, Na₂He được dự đoán là ổn định ở áp suất thấp nhất trong số tất cả các hợp chất khí hiếm. Hợp chất kali-heli tương ứng được dự đoán cần áp suất cao hơn nhiều, ở mức vài terapascal.

Hợp chất này được tổng hợp bằng cách đặt các tấm natri cực nhỏ vào một lớp đe kim cương cùng với heli ở áp suất 1600 bar, sau đó nén xuống 130 GPa và làm nóng đến 1.500 K bằng laser.^[4] Dinatri helide được dự đoán là chất cách điện và có bề ngoài trong suốt.^[4] Ở 200 GPa, các nguyên tử natri có điện tích là +0,599, điện tích của heli là −0,174 và điện tích điểm giữa hai electron gần bằng −0,511.^[4] Dinatri helide nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 1.500 K, cao hơn nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của natri. Khi được giảm áp suất, hợp chất có thể ổn định đến mức áp suất thấp nhất là 113 GPa.^[4] Khi áp suất tăng, natri được dự đoán sẽ thu được nhiều điện tích dương hơn, heli mất điện tích âm và mật độ electron tự do tăng lên. Năng lượng được bù lại bằng sự co giãn tương đối của các nguyên tử heli và chỗ trống của các electron.^[5]

Cấu trúc

Dinatri helide có cấu trúc thuộc hệ tinh thể lập phương, giống cấu trúc fluorit. Ở 300 GPa, hằng số mạng của tinh thể là a = 3,95 Å. Cấu trúc mạng tinh thể chứa bốn nguyên tử heli ở tâm của các mặt và góc của khối lập phương, và tám nguyên tử natri ở các vị trí nằm giữa tâm và mỗi góc. Các electron kép (2e^-) được đặt trên mỗi cạnh và tâm của mạng tinh thể. Mỗi cặp electron được ghép spin. Sự tồn tại của các electron độc lập này làm cho chúng trở thành điện tích. Các nguyên tử heli không tham gia vào bất kỳ liên kết nào; tuy nhiên, các cặp electron vẫn được coi là liên kết hai electron tám tâm.

Tham khảo

^ “Under Pressure, Helium Stops Being a Bystander”. insidescience.org. 28 tháng 3 năm 2018. Truy cập ngày 14 tháng 11 năm 2020. Then, in 2017, researchers synthesized a stable compound from helium and sodium known as disodium helide under the kinds of high pressures seen within gas giants, suggesting this compound might be found in nature and not just in labs.
^ Saleh, Gabriele; Dong, Xiao; Oganov, Artem; Gatti, Carlo; Qian, Guang-rui; Zhu, Qiang; Zhou, Xiang-Feng; Wang, Hiu-tian (5 tháng 8 năm 2014). “Stable Compound of Helium and Sodium at High Pressure”. Acta Crystallographica Section A. 70 (a1): C617. arXiv:1309.3827. doi:10.1107/S2053273314093826.
^ Wang, Hui-Tian; Boldyrev, Alexander I.; Popov, Ivan A.; Konôpková, Zuzana; Prakapenka, Vitali B.; Zhou, Xiang-Feng; Dronskowski, Richard; Deringer, Volker L.; Gatti, Carlo; Zhu, Qiang; Qian, Guang-Rui; Saleh, Gabriele; Lobanov, Sergey; Stavrou, Elissaios; Goncharov, Alexander F.; Oganov, Artem R.; Dong, Xiao (tháng 5 năm 2017). “A stable compound of helium and sodium at high pressure - Supplementary Information table 5” (PDF). Nature Chemistry (bằng tiếng Anh). 9 (5): 440–445. arXiv:1309.3827. Bibcode:2017NatCh...9..440D. doi:10.1038/nchem.2716. ISSN 1755-4349. PMID 28430195. S2CID 20459726. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 14 tháng 5 năm 2019. Truy cập ngày 29 tháng 6 năm 2023.
^ ^a ^b ^c ^d Wang, Hui-Tian; Boldyrev, Alexander I.; Popov, Ivan A.; Konôpková, Zuzana; Prakapenka, Vitali B.; Zhou, Xiang-Feng; Dronskowski, Richard; Deringer, Volker L.; Gatti, Carlo; Zhu, Qiang; Qian, Guang-Rui; Saleh, Gabriele; Lobanov, Sergey; Stavrou, Elissaios; Goncharov, Alexander F.; Oganov, Artem R.; Dong, Xiao (tháng 5 năm 2017). “A stable compound of helium and sodium at high pressure - Supplementary Information table 5” (PDF). Nature Chemistry (bằng tiếng Anh). 9 (5): 440–445. arXiv:1309.3827. Bibcode:2017NatCh...9..440D. doi:10.1038/nchem.2716. ISSN 1755-4349. PMID 28430195. S2CID 20459726. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 14 tháng 5 năm 2019. Truy cập ngày 29 tháng 6 năm 2023.
^ Wang, Hui-Tian; Boldyrev, Alexander I.; Popov, Ivan A.; Konôpková, Zuzana; Prakapenka, Vitali B.; Zhou, Xiang-Feng; Dronskowski, Richard; Deringer, Volker L.; Gatti, Carlo; Zhu, Qiang; Qian, Guang-Rui (tháng 5 năm 2017). “A stable compound of helium and sodium at high pressure - Supplementary Information table 5” (PDF). Nature Chemistry (bằng tiếng Anh). 9 (5): 440–445. arXiv:1309.3827. Bibcode:2017NatCh...9..440D. doi:10.1038/nchem.2716. ISSN 1755-4349. PMID 28430195.

[1] “Under Pressure, Helium Stops Being a Bystander”. insidescience.org. 28 tháng 3 năm 2018. Truy cập ngày 14 tháng 11 năm 2020. Then, in 2017, researchers synthesized a stable compound from helium and sodium known as disodium helide under the kinds of high pressures seen within gas giants, suggesting this compound might be found in nature and not just in labs.

[2] Saleh, Gabriele; Dong, Xiao; Oganov, Artem; Gatti, Carlo; Qian, Guang-rui; Zhu, Qiang; Zhou, Xiang-Feng; Wang, Hiu-tian (5 tháng 8 năm 2014). “Stable Compound of Helium and Sodium at High Pressure”. Acta Crystallographica Section A. 70 (a1): C617. arXiv:1309.3827. doi:10.1107/S2053273314093826.

[3] Wang, Hui-Tian; Boldyrev, Alexander I.; Popov, Ivan A.; Konôpková, Zuzana; Prakapenka, Vitali B.; Zhou, Xiang-Feng; Dronskowski, Richard; Deringer, Volker L.; Gatti, Carlo; Zhu, Qiang; Qian, Guang-Rui; Saleh, Gabriele; Lobanov, Sergey; Stavrou, Elissaios; Goncharov, Alexander F.; Oganov, Artem R.; Dong, Xiao (tháng 5 năm 2017). “A stable compound of helium and sodium at high pressure - Supplementary Information table 5” (PDF). Nature Chemistry (bằng tiếng Anh). 9 (5): 440–445. arXiv:1309.3827. Bibcode:2017NatCh...9..440D. doi:10.1038/nchem.2716. ISSN 1755-4349. PMID 28430195. S2CID 20459726. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 14 tháng 5 năm 2019. Truy cập ngày 29 tháng 6 năm 2023.

[:0-4] Wang, Hui-Tian; Boldyrev, Alexander I.; Popov, Ivan A.; Konôpková, Zuzana; Prakapenka, Vitali B.; Zhou, Xiang-Feng; Dronskowski, Richard; Deringer, Volker L.; Gatti, Carlo; Zhu, Qiang; Qian, Guang-Rui; Saleh, Gabriele; Lobanov, Sergey; Stavrou, Elissaios; Goncharov, Alexander F.; Oganov, Artem R.; Dong, Xiao (tháng 5 năm 2017). “A stable compound of helium and sodium at high pressure - Supplementary Information table 5” (PDF). Nature Chemistry (bằng tiếng Anh). 9 (5): 440–445. arXiv:1309.3827. Bibcode:2017NatCh...9..440D. doi:10.1038/nchem.2716. ISSN 1755-4349. PMID 28430195. S2CID 20459726. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 14 tháng 5 năm 2019. Truy cập ngày 29 tháng 6 năm 2023.

[5] Wang, Hui-Tian; Boldyrev, Alexander I.; Popov, Ivan A.; Konôpková, Zuzana; Prakapenka, Vitali B.; Zhou, Xiang-Feng; Dronskowski, Richard; Deringer, Volker L.; Gatti, Carlo; Zhu, Qiang; Qian, Guang-Rui (tháng 5 năm 2017). “A stable compound of helium and sodium at high pressure - Supplementary Information table 5” (PDF). Nature Chemistry (bằng tiếng Anh). 9 (5): 440–445. arXiv:1309.3827. Bibcode:2017NatCh...9..440D. doi:10.1038/nchem.2716. ISSN 1755-4349. PMID 28430195.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]