Language
Country/Area
No result found
الاستقرار المذهل لأيون هيدريد الهيليوم: لماذا لا يمكن تخزينه في بيئة تقليدية؟
أيون هيدريد الهيليوم (HeH+) هو أيون موجب يتكون من الهيليوم والهيدروجين وله استقرار مذهل. ويعتقد أن هذا المركب هو أول جزيء تم تكوينه عند ولادة الكون وتم إنشاؤه لأول مرة في أحد المختبرات في عام 1925. على الرغم من أن استقراره يسمح بالحفاظ على هذا الأيون في عزلة، إلا أنه شديد التفاعل في الظروف العادية، مما يجعل تخزينه أو استخدامه في البيئات التقليدية مستحيلاً.
تعتبر أيونات هيدريد الهيليوم أقوى الأحماض، حتى أنها أقوى من حمض الفلوروأنتيمونيك.
إن تفاعلية أيونات هيدريد الهيليوم تجعلها تتفاعل بعنف مع أي جزيئات تلامسها، مما يجعل تخزينها في حاويات أمرا مستحيلا. هذه التفاعلية القوية تعني أن المختبرات تحتاج إلى طرق محددة لدراسة كيمياءها، وعادة ما يتعين توليدها في الموقع ولا يمكن تخزينها.
ومن الجدير بالذكر أن الطبيعة القطبية لأيون هيدريد الهيليوم تجعل التعرف عليه بسيطًا نسبيًا في التحليل الطيفي، كما أنه يحتوي على نفس البنية الإلكترونية للهيدروجين الجزيئي (H2). تبلغ عزم ثنائي القطب لأيون هيدريد الهيليوم حوالي 2.26 D، مما يدل على عدم تجانس توزيع سحابة الإلكترون الخاصة به. يقع حوالي 80% من كثافة الإلكترون بالقرب من نواة الهيليوم، مما يجعل أيونات هيدريد الهيليوم تظهر سلوكًا فريدًا في التفاعلات الكيميائية.
تم الاشتباه في وجود أيونات هيدريد الهيليوم في الوسط بين النجوم منذ وقت مبكر من سبعينيات القرن العشرين وتم اكتشافها لأول مرة في سديم NGC 7027 في عام 2019.
على الرغم من الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة لأيونات هيدريد الهيليوم، فإن التخزين المستقر في الحاويات أمر مستحيل. وعلى وجه التحديد، يمكن لهذا الأيون قبول البروتونات من الجزيئات مثل الأكسجين والأمونيا وثاني أكسيد الكبريت والماء لتشكيل مجموعة من المواد الجديدة. خلال هذه العملية، فإن أي جزيئات تلامسها سوف تصبح بروتونية ولن تكون قادرة على الحفاظ على الاستقرار على الإطلاق.
طرق البحث والتحديات التقنية
عادة ما يتم استكشاف كيمياء أيونات هيدريد الهيليوم باستخدام تقنيات تجريبية خاصة، مثل استبدال الهيدروجين في مركب عضوي بالتريتيوم ثم مراقبة سلوك أيونات هيدريد الهيليوم الناتجة. يمكن لهذه العملية أن تنتج أيونات هيدريد الهيليوم [TR → 3He+ + R•] وتتفاعل مع المادة العضوية، ولكن العملية لا تزال مصحوبة بسبب الشكوك والتحديات الكبيرة.
عندما يتم استبدال الهيدروجين في المركبات العضوية بالتريتيوم، يمكن توليد خليط مع أيونات هيدريد الهيليوم، وهو أحد الأساليب البحثية لهيدريد الهيليوم.
منذ ثمانينيات القرن العشرين، بدأ العلماء في التنبؤ بسلوك أيونات هيدريد الهيليوم في الطيف وحاولوا ضبط طول الموجة التي يمكن اكتشافها في نطاق الأشعة تحت الحمراء. وأسفرت هذه الجهود في النهاية عن نتائج أولية في تجربة عام 2019.
أهمية الكيمياء بين النجوم والكون
يُعتقد أن أيونات هيدريد الهيليوم كانت عاملاً مهمًا في تشكل الكون المبكر ولها أهمية حاسمة لفهم العمليات الكيميائية في الكون المبكر. يمكن أن يؤثر تكوين هذا المركب على تكوين وتطور النجوم، ويلعب دورًا مهمًا في الأقزام البيضاء الغنية بالهيليوم، حيث يغير من عتامة الغاز ويؤثر على معدل تبريد النجم.في حين أن الحفاظ على أيونات هيدريد الهيليوم في المختبرات على الأرض أمر صعب للغاية، فإنها يمكن أن تتشكل في الوسط بين النجوم من تصادمات الغازات المبردة، مما يجعلها وكيلًا مهمًا للكون المرصود. ومع ذلك، فإن تفاعلها يعني أن مراقبتها في بيئة بين النجوم سوف تكون مهمة صعبة بالنسبة للعلماء.
لا تعد أيونات هيدريد الهيليوم موضوعًا متطورًا في البحث العلمي فحسب، بل إنها أيضًا جزء مهم من فهمنا المستقبلي للكون.
وعلى هذه الخلفية، هل ستظل أيونات هيدريد الهيليوم تشكل موضوعًا مهمًا للبحث في الكيمياء الكونية وتساهم في تعزيز فهمنا للعمليات الكيميائية في الكون؟
