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Les super pouvoirs de l’hélium : pourquoi ce gaz est-il si insaisissable ?
En chimie, l’hélium est connu comme le gaz noble le plus petit et le plus léger, mais c’est aussi l’un des éléments les moins réactifs. En raison de ces propriétés, on considérait généralement que l’hélium était peu susceptible de former des composés, du moins dans des conditions normales. Cependant, à mesure que la recherche scientifique s’approfondit, nous découvrons progressivement le comportement étrange et le potentiel de l’hélium dans des environnements extrêmes.
L'énergie de première ionisation de l'hélium atteint 24,57 eV, la plus élevée parmi tous les éléments. Cela rend difficile pour les atomes d’hélium d’accepter des électrons supplémentaires et de former des composés covalents avec d’autres substances.
L'hélium a une structure unique avec une couche électronique complète, ce qui le rend extrêmement inactif dans les réactions chimiques. Son affinité électronique est proche de zéro et le rayon de sa couche électronique externe n'est que de 0,29 Å, ce qui signifie que les atomes d'hélium n'ont pratiquement aucune interaction avec d'autres atomes dans des circonstances normales.
Bien que l'hélium ne forme pas de liaisons chimiques avec d'autres atomes, il est possible de former des molécules grâce aux forces de van der Waals à des températures extrêmement basses.
Bien que l'hélium soit presque insaisissable en raison de son faible point d'ébullition (4,2 K), les chercheurs ont trouvé des moyens de le rendre chimiquement réactif. Lorsqu'une pression élevée est appliquée, la répulsion entre les atomes d'hélium et d'autres substances peut être surmontée, et ils ont la possibilité de former des composés solides. Par exemple, l’hélium peut former un composé disodique-hélium stable avec le sodium à l’intérieur de la Terre ou d’autres planètes.
Les recherches sur l’hélium ont montré que ce gaz peut également réagir avec d’autres gaz comme l’azote dans des conditions de haute pression pour former des composés hélium-azote qui existent dans cet environnement. L'hélium a également été trouvé combiné au silicium dans certains minéraux. Par exemple, en 2007, on a observé pour la première fois que l'hélium pénétrait dans la structure du silicate pour former du silicate d'hélium.
Sous haute pression, l'hélium peut pénétrer certaines structures silicatées, augmentant considérablement la résistance et la stabilité du matériau.
Bien que l’hélium ne forme pas facilement de composés à température et pression normales, sa réactivité dans des conditions extrêmes a attiré une large attention dans la communauté scientifique. Par exemple, les composés d’hélium et de certains métaux peuvent progressivement former des solides avec des structures différentes sous différentes températures et pressions. Par exemple, les atomes d’hélium dans le fluorure de calcium et de zirconium changent de structure lorsque la température change, ce qui a des applications potentielles en science des matériaux.
Outre ses propriétés physiques remarquables, le phénomène d’encapsulation de l’hélium constitue également une orientation de recherche importante. Par exemple, l’hélium peut former des complexes d’inclusion avec d’autres molécules plus grosses telles que les perfluorooléfines, et ces structures peuvent être utilisées dans le développement de matériaux hautes performances. En fait, les scientifiques ont réussi à créer des clathrates d’hélium polaires sans air, ce qui deviendra une opportunité sans précédent dans la conception de futurs matériaux.
La forte inactivité de l’hélium pourrait être le secret de son application dans de nouveaux matériaux et structures, et constitue également un sujet permanent d’exploration scientifique future.
Dans l'univers mystérieux, en raison des propriétés extrêmes de l'hélium, son existence dans la structure des étoiles a également déclenché des recherches approfondies sur son mécanisme de réaction chimique. Les scientifiques pensent que la réactivité et les propriétés d’inclusion de l’hélium pourraient avoir joué un rôle clé dans l’évolution de l’univers. Dans les recherches futures, l’exploration de davantage d’applications potentielles de l’hélium pourrait changer notre compréhension de ce gaz.
Alors, y a-t-il d’autres propriétés et d’autres potentiels d’application cachés dans le mystère de l’hélium que nous n’avons pas encore découverts ?
