L’elio forma molecole stabili in condizioni esotiche

L’elio è il gas nobile con numero atomico 2. I gas nobili le cui prime scoperte risalgono al 1785 sono stati considerati per decenni gas inerti per la loro elevata stabilità chimica.
Tutti i gas nobili, ad eccezione dell’elio hanno configurazione elettronica esterna ns²,np⁶ ovvero presentano l’ottetto completo. D’altra parte anche  l’elio che ha configurazione elettronica 1s² presenta il guscio completo.

Solo a partire dagli anni ’60 dello scorso secolo si scoprì che alcuni gas nobili ed in particolare lo xeno formavano composti stabili, ma non erano noti composti dell’elio e del neon.

L’elio infatti ha un’affinità elettronica pari a zero e un’energia di ionizzazione più alta di tutti gli elementi il che ha fatto da sempre ritenere che esso, tra tutti i gas nobili, non potesse formare composti.

Secondo quanto pubblicato recentemente dal C&EN l’elio forma un composto stabile sebbene ad elevatissime pressioni e quindi dovranno essere riscritti molti libri di chimica.

Ricercatori di vari paesi, prendendo spunto dal fatto che l’elio potesse formare un composto metastabile HHeF, hanno usato metodi computazionali. Essi hanno consentito di predire l’esistenza di un composto tra elio e sodio valutandone la stabilità a pressioni elevate.

Dalle ricerche è emerso che il composto Na₂He è termodinamicamente stabile a pressioni superiori a 115 GPa. Queste pressioni sono di circa un milione di volte superiori a quella dell’atmosfera terrestre.

Gli scienziati hanno usato una cella a incudine di diamante DAC (Diamond anvil cell) dove si possono esercitare pressioni inusitate per poter sintetizzare il composto.

Proprietà

Da caratterizzazioni, avvenute, fra l’altro, tramite diffrazione ai raggi X si è trovato che il composto, che si comporta da isolante, ha una struttura a forma di scacchiera tridimensionale

Questo composto dell’elio stabile fino a 1000 GPa è un elettride ovvero un tipo di cristallo in cui sono presenti all’interno ioni e elettroni che fungono da anioni. Gli scienziati ritengono che anche il composto Na₂HeO sia termodinamicamente stabile anche se non l’hanno ancora sintetizzato.

Questi risultati spingono gli scienziati verso nuove ricerche e inducono quanti coltivano interesse per la Chimica a comprendere che si potranno aprire nuove frontiere. Tanti concetti assunti come dogmi saranno destinati a cadere.