Language
Country/Area
No result found
La straordinaria stabilità dello ione idruro di elio: perché non può essere conservato in un ambiente convenzionale?
Lo ione idruro di elio (HeH+) è uno ione positivo composto da elio e idrogeno e ha una stabilità sorprendente. Si ritiene che il composto sia la prima molecola creata alla nascita dell'universo e fu creato per la prima volta in laboratorio nel 1925. Sebbene la sua stabilità consenta di mantenere questo ione isolato, in condizioni normali è estremamente reattivo, rendendo impossibile la sua conservazione o il suo utilizzo in ambienti convenzionali.
Gli ioni idruro di elio sono considerati gli acidi più forti, persino più forti dell'acido fluoroantimonico.
La reattività degli ioni idruro di elio fa sì che reagiscano violentemente con qualsiasi molecola con cui entrino in contatto, rendendo impossibile la loro conservazione in contenitori. Questa forte reattività implica che i laboratori necessitino di metodi specifici per studiarne la chimica; inoltre, solitamente deve essere prodotto in loco e non può essere immagazzinato.
È interessante notare che la natura polare dello ione idruro di elio rende la sua identificazione relativamente semplice nella spettroscopia e ha la stessa struttura elettronica dell'idrogeno molecolare (H2). Il momento di dipolo dello ione idruro di elio è di circa 2,26 D, il che dimostra la disomogeneità della distribuzione della sua nuvola elettronica. Circa l'80% della densità elettronica si trova in prossimità del nucleo di elio, il che fa sì che gli ioni idruro di elio mostrino un comportamento unico nelle reazioni chimiche.
La presenza di ioni di elio idruro nel mezzo interstellare è stata sospettata già negli anni '70 ed è stata rilevata per la prima volta nella nebulosa NGC 7027 nel 2019.
Nonostante le proprietà fisiche e chimiche uniche degli ioni di elio idruro, è impossibile conservarli in modo stabile in contenitori. Nello specifico, questo ione può accettare protoni da molecole come ossigeno, ammoniaca, anidride solforosa e acqua per formare una serie di nuove sostanze. Durante questo processo, tutte le molecole che entrano in contatto con esso saranno protonate e non saranno in grado di mantenere alcuna stabilità.
Metodi di ricerca e sfide tecniche
La chimica degli ioni idruro di elio viene solitamente esplorata utilizzando tecniche sperimentali speciali, come la sostituzione dell'idrogeno in un composto organico con trizio e la successiva osservazione del comportamento degli ioni idruro di elio risultanti. Questo processo può produrre ioni idruro di elio [TR → 3He+ + R•] e reagire con la materia organica, ma il processo è comunque accompagnato da grandi incertezze e sfide.
Quando l'idrogeno nei composti organici viene sostituito dal trizio, si può generare una miscela con ioni idruro di elio, che è uno degli approcci di ricerca sull'idruro di elio.
A partire dagli anni '80, gli scienziati hanno iniziato a prevedere il comportamento degli ioni di idruro di elio nello spettro e hanno cercato di impostare la loro lunghezza d'onda di rilevamento nell'intervallo infrarosso. Questi sforzi hanno finalmente prodotto risultati preliminari nell'esperimento del 2019.
L'importanza della chimica interstellare e cosmica
Si ritiene che gli ioni idruro di elio abbiano svolto un ruolo importante nella formazione dell'universo primordiale e siano fondamentali per comprendere i processi chimici che vi hanno avuto luogo. La formazione di questo composto può influenzare la formazione e l'evoluzione delle stelle e svolge un ruolo importante nelle nane bianche ricche di elio, modificando l'opacità del gas e influenzando la velocità di raffreddamento della stella.
Sebbene gli ioni di elio idruro siano estremamente difficili da conservare nei laboratori sulla Terra, possono formarsi nel mezzo interstellare a seguito di collisioni di gas in raffreddamento, il che li rende un importante indicatore dell'universo osservato. Tuttavia, la sua reattività fa sì che osservarlo in un ambiente interstellare sarà un compito arduo per gli scienziati.
Gli ioni di elio idruro non sono solo un argomento all'avanguardia nella ricerca scientifica, ma anche una parte importante della nostra futura comprensione dell'universo.
In questo contesto, gli ioni di idruro di elio continueranno a essere un importante oggetto di ricerca cosmochimica e a far progredire la nostra comprensione dei processi chimici nell'universo?
