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O mistério do hélio em extrema pressão: como esse gás forma um sólido misterioso?
Em nossa vida cotidiana, o hélio é frequentemente associado a balões e entretenimento em festas. Mas esse hélio incolor e inodoro na verdade tem propriedades mais misteriosas, especialmente em ambientes de extrema pressão. O hélio é um elemento único, pois tem o menor ponto de fusão e dificilmente reage com outras substâncias em temperatura e pressão normais. No entanto, quando o hélio é submetido a pressões extraordinárias, ele pode formar um sólido, o que é um tópico que os cientistas continuam a explorar.
A alta energia de ionização do hélio e sua camada eletrônica completa o tornam quase não reativo em condições normais, mas, em condições extremas, ele pode formar um sólido estável.
Propriedades químicas do hélio
O hélio é um gás nobre com uma primeira energia de ionização de 24,57 eV, a mais alta de todos os elementos. Isso dificulta a formação de compostos pelo hélio em circunstâncias normais. Normalmente, um átomo de hélio não aceita prontamente nenhum elétron extra, então sua reatividade química com outros elementos é quase zero. Quando submetido a pressão extrema, porém, o hélio se comporta de maneiras surpreendentes.
Compostos de hélio sob alta pressão
Estudos mostraram que o hélio pode formar um sólido chamado hélio dissódico (Na2He) com sódio sob alta pressão, e esse composto se torna estável em pressões acima de 113 GPa. Esta estrutura cristalina feita de hélio e sódio se parece com fluorita e demonstra a capacidade do hélio de formar um sólido sob condições especiais.
Prevê-se que o hélio dissódico seja termodinamicamente estável em pressões de até 160 GPa e cineticamente estável em pressões de até 100 GPa.
A combinação de hélio e silício
Pesquisas realizadas nos últimos anos também descobriram que o hélio pode entrar em certas estruturas de silicato e formar estruturas sanduíche de hélio. Por exemplo, quando o hélio é adicionado a um silicato chamado quartzo preto, um novo cristal intercalar é formado, o que significa que o hélio tem a capacidade de penetrar na estrutura sólida e alterar suas propriedades sob certas condições.
A misteriosa forma sólida do hélio
O misterioso estado sólido do hélio não se limita a uma única forma. Sob diferentes condições de pressão, o hélio combinado com outros elementos pode formar uma variedade de fases diferentes. Por exemplo, durante a formação de uma camada intermediária de hélio, o hélio pode se combinar com gelo a pressões de até 480 MPa para formar hidrato de hélio sólido. A descoberta desse fenômeno não apenas desafia a compreensão anterior do hélio, mas também abre novas portas para futuras pesquisas de materiais.
A diversidade e especificidade do hélio fazem com que ele exiba comportamentos únicos em ambientes extremos, o que deixa os cientistas curiosos sobre seu estudo.
Perspectivas de aplicação do hélio
Inspirados pelo comportamento do hélio sob condições extremas, os cientistas estão começando a explorar suas possíveis aplicações em futuras ciências de materiais e usos comerciais. As propriedades especiais do hélio não apenas o tornam um componente importante de supercondutores, componentes eletrônicos e outros produtos de alta tecnologia, mas também fornecem ideias para a pesquisa e o desenvolvimento de hélio em novos materiais energéticos.
Direções futuras da pesquisa
Com mais pesquisas sobre o hélio, mais compostos de hélio formados sob pressões extremas poderão ser descobertos no futuro. As propriedades do hélio não apenas nos ajudam a entender a química do universo, mas também podem promover o desenvolvimento de novas tecnologias. Tudo isso levou os cientistas a se aprofundarem em como esse gás interage com outros elementos no universo.
Em seu estado gasoso, o hélio é raro e inativo, mas sob pressão extrema, ele pode exibir uma capacidade incrível de se combinar. Isso indica que a relação entre os elementos é mais complexa do que pensávamos?
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