氦化鈉

氦化鈉，化學式Na₂He，2016年研製出的化學物質。

我們知道，氦是宇宙中含量第二多的元素，是七種稀有氣體元素之一，很難與其他元素髮生作用。然而，在極端條件下，稀有氣體又可以分為兩類：其中氪、氙、氡、鿫相對活躍，而氬、氖、氦則非常穩定。

而在2017年，中國研究人員在相當於110萬個標準大氣壓的環境下，製造出了一種氦化合物――氦化鈉。其化學式為Na₂He。

基本介紹

• 中文名：氦化鈉
• 化學式：Na2He
• 合成時間：2017年

研究歷程

此前，研究人員已經找到其他元素與氦進行配對的方法。但一直以來，都沒有形成什麼能夠穩定存在的物質。最常見的例子就是氦與其他元素的分子間作用力（范德華力），無需共價鍵或者離子鍵就可以存在。在極低的溫度下，氦確實可以形成范德華力，但極其微弱，無法長久保持。

氦這種堅固的穩定力源於其閉殼層電子組態：其外殼層是完滿的狀態，沒有空間和其他原子通過共用電子進行結合。不過這是地球表面環境中的情況。

作為宇宙中第二豐富的元素，氦在恆星和巨型氣體行星的構成中起著重要作用。在外太空或者地球深處的極端條件下，它可能遵循著不同尋常的規律。如今，研究人員剛剛驗證這種奇異的現象。

猶他州立大學的文章共同作者Alex Boldyrev說：“極高的壓力，比如在地球的核心或者其他巨型星體中，能夠完全改變氦的化學特性。”

研究人員通過“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。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。

這一結果太出人意料，因此發表的時候遇到了巨大的困難，研究人員花了兩年多的時間去說服審稿人和編輯。

基於這些結果，研究團隊預測，如果壓力達到他們實驗水平的一千萬倍，那么鈉將可以很容易地和氦氣反應生成穩定的Na₂He。更為奇妙的是，這種化合物的構成並不需要任何化學鍵。

南開大學王慧田教授是本次研究的共同通訊作者，據他介紹：“所發現的化合物非常奇特：氦原子通常不會形成任何化學鍵，而新物質的存在從根本上改變了鈉原子間的化學相互作用，迫使電子集中在該結構的立方空間內，同時具有絕緣能力。”

Na₂He的晶體結構，由鈉原子(紫色)和氦原子(綠色)交替，共用電子(紅色)存在於其間的區域。

“這並不是真的化學鍵，”Popov說，“但是氦能夠使這一結構穩定存在。如果你把氦原子挪走，該結構將無法保持穩定。”