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Composés d'hélium cachés dans l'univers : comment les scientifiques brisent-ils les idées traditionnelles ?
On a longtemps pensé que l'hélium, le gaz noble le plus petit et le plus léger, ne participait à presque aucune réaction chimique. Sa première énergie d'ionisation (24,57 eV) est la plus élevée de tous les éléments, et sa couche électronique complète n'absorbe pas facilement des électrons supplémentaires ni ne forme des composés covalents. Néanmoins, des recherches récentes dans la communauté scientifique ont remis en question cette idée reçue, en explorant les composés potentiels de l’hélium dans des environnements extrêmes. Ces nouvelles découvertes font non seulement progresser notre compréhension de l’hélium, mais elles nous permettent également de repenser les limites de la liaison chimique.
L'hélium a une affinité électronique presque nulle, ce qui a amené les gens à croire que l'hélium ne forme pas de composés. Cependant, sous des pressions extrêmement élevées et des températures basses, l’hélium peut se combiner avec d’autres éléments pour former des composés stables.
Les propriétés de l'hélium lui permettent de former une phase solide avec une structure unique dans l'univers. Par exemple, l'hélium peut se combiner avec le sodium (Na) à des pressions allant jusqu'à 113 GPa pour former un composé d'hélium disodique (Na2He). Ce composé devrait être thermodynamiquement stable à des pressions de 160 GPa et sa structure cristalline cubique est similaire à celle du spath fluor, ce qui montre que le comportement de l'hélium dans des conditions extrêmes ne peut être ignoré.
L'intérêt des scientifiques pour les composés de l'hélium réside non seulement dans l'émerveillement de leur formation, mais également dans l'existence possible de ces composés à l'intérieur des planètes et dans des environnements cosmiques plus extrêmes.
En plus de se lier au sodium, les scientifiques ont observé pour la première fois que l'hélium pénétrait dans la structure du silicate en 2007. Lorsque la pression augmente, l'hélium peut être incorporé au polymère minéral fondu à l'hélium (mélanophlogite), augmentant ainsi considérablement sa résistance à la déformation. Pour ce composé hélium-silicate particulier, la présence d’hélium est cruciale car elle protège le silicate du gonflement et du retrait sous haute pression.
La réactivité de l'hélium a également été confirmée dans de bonnes circonstances. Par exemple, l'hélium peut former des composés moléculaires avec d'autres petites molécules telles que l'azote (N2). Étonnamment, de telles réactions chimiques ne peuvent pas se produire dans des circonstances normales.
Lorsque la pression atteint un certain niveau, l'hélium peut se combiner efficacement avec d'autres éléments, ce qui remet en question notre compréhension de base des gaz rares et de leurs propriétés.
De nouvelles recherches sur l'hélium, telles que la formation de composés sandwich à l'hélium, montrent comment l'hélium peut pénétrer dans des composés tels que le fullerène grâce à sa structure unique. En fait, les scientifiques ont confirmé que l'hélium peut exister dans la structure du C60 et du C70 et qu'il possède une bonne capacité de diffusion, ce qui permet à l'hélium dans un environnement à haute pression d'induire une transformation structurelle lors de la formation de l'état solide.
Ce qui est frappant, c'est la possibilité que l'hélium puisse apparaître en combinaison avec d'autres substances dans certains corps célestes extrêmes, ce qui nous donne sans aucun doute une compréhension et un aperçu plus profonds des réactions chimiques de l'univers. Comprendre comment ces composés nous affectent n'est pas seulement d'intérêt académique, mais pourrait également avoir des implications pour de futures missions de voyage interstellaire ou d'autres planètes.
Bien que l'hélium ait une réactivité extrêmement faible avec la plupart des éléments chimiques, il peut former des composés uniques dans des environnements à haute pression qui étaient inimaginables dans le passé.
En outre, la formation d'impuretés d'hélium et leurs combinaisons couvrent non seulement le champ d'application de tous les gaz rares en théorie, mais conduit également à de nombreux nouveaux gaz ou solides tels que l'hélium-azote (N2) et l'hélium-eau (H2O). Les matériaux hybrides et leur potentiel à émerger dans des environnements à haute pression et basse température ont accru notre intérêt pour ces matériaux.
L'exploration scientifique ne s'arrête jamais. Avec les progrès de la technologie et la mise à jour de nouveaux outils, des recherches approfondies sur les composés de l'hélium nous permettent d'explorer leurs applications et environnements potentiels. Comment ces composés de l'hélium peuvent-ils aider à l'exploration future de l'univers ? cela apportera-t-il de nouvelles perspectives et révélations ?
