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Composti di elio nascosti nell'universo: come fanno gli scienziati a superare le idee tradizionali?
Si ritiene da tempo che l'elio, il gas nobile più piccolo e leggero, non partecipi quasi a nessuna reazione chimica. La sua energia di prima ionizzazione (24,57 eV) è la più alta tra tutti gli elementi e il suo guscio elettronico completo non assorbe facilmente elettroni aggiuntivi né forma composti covalenti. Anche così, recenti ricerche nella comunità scientifica hanno sfidato questa saggezza convenzionale, esplorando potenziali composti dell’elio in ambienti estremi. Queste nuove scoperte non solo fanno avanzare la nostra comprensione dell’elio, ma ci permettono anche di ripensare i confini del legame chimico.
L'elio ha un'affinità elettronica quasi pari a zero, il che ha portato le persone a credere che l'elio non formi composti. Tuttavia, a pressioni estremamente elevate e a basse temperature, l’elio può combinarsi con altri elementi per formare composti stabili.
Le proprietà dell'elio gli permettono di formare una fase solida con una struttura unica nell'universo. Ad esempio, l'elio può combinarsi con il sodio (Na) a pressioni fino a 113 GPa per formare un composto di elio disodico (Na2He). Si prevede che questo composto sia termodinamicamente stabile a pressioni di 160 GPa e la sua struttura cristallina cubica è simile alla fluorite, dimostrando che il comportamento dell'elio in condizioni estreme non può essere ignorato.
L'interesse degli scienziati per i composti dell'elio risiede non solo nella meraviglia della loro formazione, ma anche nella possibile esistenza di questi composti all'interno dei pianeti e in ambienti cosmici più estremi.
Oltre a legarsi al sodio, gli scienziati hanno osservato per la prima volta l'elio entrare nella struttura del silicato nel 2007. Quando la pressione aumenta, l'elio può essere incorporato nel polimero minerale fuso con elio (melanoflogite), aumentandone significativamente la resistenza alla deformazione. Per questo particolare composto di elio-silicato, la presenza di elio è fondamentale perché protegge il silicato dal rigonfiamento e dal restringimento sotto alta pressione.
Anche la reattività dell'elio è stata confermata nelle giuste circostanze. Ad esempio, l'elio può formare composti molecolari con altre piccole molecole come l'azoto (N2). Sorprendentemente, tali reazioni chimiche non possono procedere in circostanze normali.
Quando la pressione sale a un certo livello, l'elio può combinarsi efficacemente con altri elementi, il che mette alla prova la nostra comprensione di base dei gas nobili e delle loro proprietà.
Una nuova ricerca sull'elio, come la formazione di composti sandwich di elio, mostra come l'elio possa entrare in composti come il fullerene attraverso la sua struttura unica. Infatti, gli scienziati hanno confermato che l'elio può esistere nella struttura di C60 e C70 e ha una buona capacità di diffusione, che consente all'elio in un ambiente ad alta pressione di indurre una trasformazione strutturale durante la formazione dello stato solido.
Ciò che colpisce è la possibilità che l'elio possa apparire in combinazione con altre sostanze in alcuni corpi celesti estremi, il che senza dubbio ci dà una comprensione e una visione più profonde delle reazioni chimiche dell'universo. Comprendere come tali composti influiscono su di noi non è solo di interesse accademico ma potrebbe anche avere implicazioni per future missioni nei viaggi interstellari o su altri pianeti.
Sebbene l'elio abbia una reattività estremamente bassa con la maggior parte degli elementi chimici, può formare composti unici in ambienti ad alta pressione che erano inimmaginabili in passato.
Ulteriori discussioni, la formazione di impurità di elio e le loro combinazioni non solo coprono teoricamente l'ambito di tutti i gas nobili, ma portano anche a molti nuovi gas o solidi come elio-azoto (N2) ed elio-acqua (H2O) materiali ibridi e il loro potenziale di emergere in ambienti ad alta pressione e bassa temperatura ha aumentato il nostro interesse per questi materiali.
L'esplorazione scientifica non si ferma mai. Con il progresso della tecnologia e l'aggiornamento di nuovi strumenti, la ricerca approfondita sui composti dell'elio ci consente di esplorare le loro potenziali applicazioni e ambienti. In che modo questi composti dell'elio possono aiutare la futura esplorazione dell'universo? nuove prospettive e rivelazioni porterà?
