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La sorprendente estabilidad del ion hidruro de helio: ¿por qué no se puede almacenar en un entorno convencional?
El ion hidruro de helio (HeH+) es un ion positivo compuesto de helio e hidrógeno y tiene una estabilidad asombrosa. Se cree que el compuesto es la primera molécula creada en el nacimiento del universo y se creó por primera vez en un laboratorio en 1925. Aunque su estabilidad permite mantener este ion de forma aislada, es extremadamente reactivo en condiciones normales, lo que hace imposible su almacenamiento o utilización en entornos convencionales.
Los iones de hidruro de helio se consideran el ácido más fuerte, incluso más fuerte que el ácido fluoroantimónico.
La reactividad de los iones de hidruro de helio hace que reaccionen violentamente con cualquier molécula con la que entren en contacto, lo que hace imposible almacenarlos en contenedores. Esta fuerte reactividad significa que los laboratorios necesitan métodos específicos para estudiar su química y, por lo general, debe generarse en el sitio y no puede almacenarse.
Cabe destacar que la naturaleza polar del ion hidruro de helio hace que su identificación sea relativamente sencilla en espectroscopia, y tiene la misma estructura electrónica que el hidrógeno molecular (H2). El momento dipolar del ion hidruro de helio es de aproximadamente 2,26 D, lo que muestra la falta de homogeneidad de la distribución de su nube de electrones. Aproximadamente el 80% de la densidad electrónica está cerca del núcleo de helio, lo que hace que los iones de hidruro de helio exhiban un comportamiento único en las reacciones químicas.
La presencia de iones de hidruro de helio en el medio interestelar se sospechó ya en la década de 1970 y se detectó por primera vez en la nebulosa NGC 7027 en 2019.
A pesar de las propiedades físicas y químicas únicas de los iones de hidruro de helio, el almacenamiento estable en contenedores es imposible. En concreto, este ion puede aceptar protones de moléculas como el oxígeno, el amoníaco, el dióxido de azufre y el agua para formar una gama de nuevas sustancias. Durante este proceso, cualquier molécula que entre en contacto con él se protonará y no podrá mantener la estabilidad en absoluto.
Métodos de investigación y desafíos técnicos
La química de los iones de hidruro de helio generalmente se explora utilizando técnicas experimentales especiales, como reemplazar el hidrógeno en un compuesto orgánico con tritio y luego observar el comportamiento de los iones de hidruro de helio resultantes. Este proceso puede producir iones de hidruro de helio [TR → 3He+ + R•] y reaccionar con materia orgánica, pero el proceso todavía está acompañado por grandes incertidumbres y desafíos.
Cuando el hidrógeno en compuestos orgánicos se reemplaza por tritio, se puede generar una mezcla con iones de hidruro de helio, que es uno de los enfoques de investigación para el hidruro de helio.
Desde la década de 1980, los científicos comenzaron a predecir el comportamiento de los iones de hidruro de helio en el espectro y trataron de establecer su longitud de onda de detección en el rango infrarrojo. Estos esfuerzos finalmente produjeron resultados preliminares en el experimento de 2019.
La importancia de la química interestelar y cósmica
Se cree que los iones de hidruro de helio son un factor importante en la formación del universo temprano y son cruciales para comprender los procesos químicos en el universo temprano. La formación de este compuesto puede afectar la formación y evolución de las estrellas, y juega un papel importante en las enanas blancas ricas en helio, cambiando la opacidad del gas y afectando la tasa de enfriamiento de la estrella.Si bien los iones de hidruro de helio son extremadamente difíciles de preservar en los laboratorios de la Tierra, pueden formarse en el medio interestelar a partir de colisiones de gases de enfriamiento, lo que los convierte en un indicador importante del universo observado. Sin embargo, su reactividad significa que observarlo en un entorno interestelar será una tarea desafiante para los científicos.
Los iones de hidruro de helio no sólo son un tema de vanguardia en la investigación científica, sino también una parte importante de nuestra futura comprensión del universo.
En este contexto, ¿seguirán siendo los iones de hidruro de helio un objeto importante de la investigación cosmoquímica y harán avanzar nuestra comprensión de los procesos químicos en el universo?
