În interiorul planetelor gazoase gigantice, cum este Jupiter, elementul heliu, "celebru" tocmai pentru faptul că nu intră în combinații cu alte elemente, poate forma compuși stabili, conform concluziilor unui nou studiu, informează Space.com. După hidrogen, heliul este cel mai răspândit element chimic din Univers și se găsește din abundență atât în stele, cât și în uriașele planete gazoase. Dacă însă hidrogenul reacționează cu ușurință cu alte elemente, formând compuși precum monoxidul de dihidrogen (banala apă), heliul face parte din grupul select al gazelor nobile și până nu demult se credea că nu reacționează cu niciun alt element chimic. Deși heliul este cel mai inert element chimic cunoscut, oamenii de știință au reușit să identifice câteva cazuri în care poate forma compuși cu alte elemente. Cu toate acestea, până acum, toți compușii cunoscuți ai heliului fie erau foarte instabili, fie erau compuși în care heliul abia dacă interacționa cu celelalte elemente.

O serie de noi experimente de laborator arată însă că, în condiții de presiune uriașă, de ordinul presiunii din interiorul giganticelor planete gazoase, heliul poate forma compuși stabili cu sodiul. "Încă o presupunere cu care ne-am obișnuit, și anume că heliul nu formează compuși stabili, s-a prăbușit", a comentat Artem Oganov, unul dintre autorii acestui studiu, director al Center for Materials by Design din cadrul Stony Brook University, New York. O serie de studii anterioare sugerau că "legile chimiei clasice nu mai sunt valabile la presiuni mari", conform lui Oganov.

Pornind de aici, coordonatorul acestui studiu, Xiao Dong de la Universitatea Nankai din Tianjin, China, și colegii săi au dorit să afle dacă este posibil "să invalideze încă o astfel de lege și să descopere compuși stabili ai celui mai puțin reactiv element cunoscut: heliul", a adăugat Oganov pentru Space.com.

Echipa internațională de oameni de știință a căutat compuși stabili ai heliului în cadrul unor simulări derulate pe două supercomputere, dintre care unul este Tianhe II din Guangzhou, China, aflat în prezent pe locul doi în clasamentul puterii de calcul. Rezultatele obținute au preconizat existența a doi compuși stabili ai heliului, dintre care unul este Na2He (un atom de heliu și doi de sodiu), iar celălalt compus este Na2HeO (un atom de heliu, doi de sodiu și unul de oxigen). În experimentele ce au urmat, cercetătorii au reușit să sintetizeze Na2He strivind elementele componente într-o menghină cu capetele din diamant, la presiuni de aproximativ 1,1 milioane de ori mai mari decât presiunea atmosferică terestră de la nivelul mării. Calculele făcute de cercetători indică faptul că acest compus poate rămâne stabil până la o presiune de cel puțin 10 milioane de ori mai mare decât cea de la nivelul mării. "Aceste experimente semnalează triumful spectaculos al teoriei. Existența acestui compus chimic foarte surprinzător a fost mai întâi prezisă teoretic și apoi demonstrată experimental", conform lui Oganov.

Acești compuși chimici de heliu și sodiu sunt totuși atipici pentru că între atomii de heliu și cei de sodiu nu se formează legături chimice. Prezența atomilor de heliu modifică în mod fundamental interacțiunile chimice dintre atomii de sodiu, obligând electronii să se grupeze laolaltă, în pofida tendinței lor naturale de a se respinge. "Este un nou compus chimic foarte bizar în care atomii de heliu modifică substanțial modul în care atomii de sodiu interacționează între ei", spune Oganov.

Pentru a reprezenta o moleculă de Na2He trebuie să ne imaginăm o tablă de șah 3D formată din cuburi negre și albe. În centrul cuburilor negre se află atomii de heliu, în centrul cuburilor albe se află perechi de electroni, iar la colțurile tuturor cuburilor se află atomi de sodiu. Conform calculelor, celălalt compus al heliului, Na2HeO, ar rămâne stabil la presiuni între 0,15 și 1,1 milioane de ori mai mari decât presiunea atmosferică terestră. Structura sa este similară cu cea a compusului Na2He, dar în locul perechilor de electroni, cuburile albe ar fi ocupate de atomi de oxigen. Acest studiu este prezentat în detaliu în ultimul număr al revistei „Nature Chemistry“.