Language
Country/Area
No result found
مركبات الهيليوم المخبأة في الكون: كيف يخترق العلماء الأفكار التقليدية؟
يُعتقد منذ فترة طويلة أن الهيليوم، وهو أصغر وأخف الغازات النبيلة، لا يشارك في أي تفاعلات كيميائية تقريبًا. تعد طاقة التأين الأولى (24.57 فولت) هي الأعلى بين جميع العناصر، كما أن غلافها الإلكتروني الكامل لا يمتص بسهولة إلكترونات إضافية أو يشكل مركبات تساهمية. ومع ذلك، فقد تحدت الأبحاث الحديثة في المجتمع العلمي هذه الحكمة التقليدية، واستكشفت المركبات المحتملة للهيليوم في البيئات القاسية. هذه النتائج الجديدة لا تعزز فهمنا للهيليوم فحسب، بل تسمح لنا أيضًا بإعادة التفكير في حدود الارتباط الكيميائي.
لا يمتلك الهيليوم ألفة إلكترونية تقريبًا، مما دفع الناس إلى الاعتقاد بأن الهيليوم لا يشكل مركبات. ومع ذلك، تحت ضغط مرتفع للغاية ودرجات حرارة منخفضة، قد يتحد الهيليوم مع عناصر أخرى لتكوين مركبات مستقرة.
إن خصائص الهيليوم تسمح له بتكوين مرحلة صلبة ذات بنية فريدة في الكون. على سبيل المثال، يمكن أن يتحد الهيليوم مع الصوديوم (Na) عند ضغوط تصل إلى 113 GPa لتكوين مركب هيليوم ثنائي الصوديوم (Na2He). من المتوقع أن يكون هذا المركب مستقرًا من الناحية الديناميكية الحرارية عند ضغط يبلغ 160 جيجا باسكال، كما أن تركيبه البلوري المكعب يشبه الفلورسبار، مما يوضح أنه لا يمكن تجاهل سلوك الهيليوم في ظل الظروف القاسية.
إن اهتمام العلماء بمركبات الهيليوم لا يكمن فقط في روعة تكوينها، ولكن أيضًا في احتمال وجود هذه المركبات داخل الكواكب وفي البيئات الكونية الأكثر تطرفًا.
بالإضافة إلى الارتباط بالصوديوم، لاحظ العلماء لأول مرة دخول الهيليوم إلى بنية السيليكات في عام 2007. عند زيادة الضغط، يمكن دمج الهيليوم في البوليمر المعدني المنصهر بالهيليوم (ميلانوفلوجيت)، مما يزيد بشكل كبير من مقاومته للتشوه. بالنسبة لمركب سيليكات الهيليوم هذا، يعد وجود الهيليوم أمرًا بالغ الأهمية لأنه يحمي السيليكات من التورم والانكماش تحت الضغط العالي.
تم أيضًا تأكيد تفاعل الهيليوم في ظل الظروف المناسبة. على سبيل المثال، يمكن للهيليوم أن يشكل مركبات جزيئية مع جزيئات صغيرة أخرى مثل النيتروجين (N2). ومن المثير للدهشة أن مثل هذه التفاعلات الكيميائية لا يمكن أن تستمر في الظروف العادية.
عندما يرتفع الضغط إلى مستوى معين، يمكن للهيليوم أن يتحد بشكل فعال مع عناصر أخرى، الأمر الذي يتحدى فهمنا الأساسي للغازات النبيلة وخصائصها.
تُظهر الأبحاث الجديدة حول الهيليوم، مثل تكوين مركبات ساندويتش الهيليوم، كيف يمكن للهيليوم أن يدخل إلى مركبات مثل الفوليرين من خلال تركيبته الفريدة. في الواقع، أكد العلماء أن الهيليوم يمكن أن يتواجد في بنية C60 وC70، وله قدرة جيدة على الانتشار، مما يسمح للهيليوم في بيئة الضغط العالي بإحداث التحول الهيكلي أثناء تكوين الحالة الصلبة.
واللافت للنظر هو احتمال ظهور الهيليوم مع مواد أخرى في بعض الأجرام السماوية المتطرفة، وهو ما يمنحنا بلا شك فهمًا أعمق ونظرة ثاقبة للتفاعلات الكيميائية في الكون. إن فهم كيفية تأثير هذه المركبات علينا ليس أمرًا ذا أهمية أكاديمية فحسب، بل قد يكون له أيضًا آثار على البعثات المستقبلية للسفر بين النجوم أو الكواكب الأخرى.
على الرغم من أن تفاعل الهيليوم منخفض للغاية مع معظم العناصر الكيميائية، إلا أنه يمكن أن يشكل مركبات فريدة في بيئات الضغط العالي التي لم يكن من الممكن تصورها في الماضي.
لمزيد من المناقشة، فإن تكوين شوائب الهيليوم ومجموعاتها لا يغطي نطاق جميع الغازات النبيلة من الناحية النظرية فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى العديد من الغازات أو المواد الصلبة الجديدة مثل نيتروجين الهيليوم (N2) والهليوم والماء (H2O). المواد الهجينة، وإمكانية ظهورها في البيئات ذات الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة، زادت من اهتمامنا بهذه المواد.
الاستكشاف العلمي لا يتوقف أبدًا. مع تقدم التكنولوجيا وتحديث الأدوات الجديدة، تتيح لنا الأبحاث المتعمقة حول مركبات الهيليوم استكشاف تطبيقاتها وبيئاتها المحتملة. كيف يمكن لمركبات الهيليوم هذه أن تساعد في استكشاف الكون في المستقبل؟ وجهات نظر واكتشافات جديدة ستجلبها؟
