Динатриевые звуки
 | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol ) | |
| Характеристики | |
| HeNaHeNa2 | |
| Молярная масса | 49.982 141 g·mol −1 |
| Структура [1] | |
| Флюорит , cF12 | |
| Фм 3 м, #225 | |
а = 3,95 Å при 300 ГПа | |
| Родственные соединения | |
Другие катионы | Литий-гелий |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Динатриевые звуки [2] (Na 2 He) представляет собой соединение гелия и натрия , стабильное при высоких давлениях выше 113 гигапаскалей (1 130 000 бар). Впервые это было предсказано [3] USPEX с использованием алгоритма прогнозирования кристаллической структуры , а затем синтезирован в 2016 году. [4]
Синтез
[ редактировать ]Было предсказано, что Na 2 He будет термодинамически стабильным при давлении более 160 ГПа и динамически стабильным при давлении более 100 ГПа. Это означает, что должно быть возможно сформироваться при более высоком давлении, а затем разжать его до 100 ГПа, но ниже этого давления он разложится. Было предсказано, что по сравнению с другими бинарными соединениями других элементов и гелия он будет стабильным при самом низком давлении из всех таких комбинаций. Это также означает, например, что соединение гелия и калия, по прогнозам, потребует гораздо более высоких давлений порядка терапаскалей.
Материал был синтезирован путем помещения крошечных пластинок натрия в ячейку с алмазной наковальней вместе с гелием при давлении 1600 бар, а затем сжатия до 130 ГПа и нагревания до 1500 К с помощью лазера. [4] Предполагается, что гелид натрия будет изолятором и прозрачным. [4] При давлении 200 ГПа атомы натрия имеют заряд Бадера +0,599, заряд гелия - -0,174, а каждое из двухэлектронных пятен около -0,511. [4] Эту фазу можно было бы назвать электридом динатрия гелия. Гелид натрия плавится при высокой температуре около 1500 К, что намного выше температуры плавления натрия. В разжатом состоянии он может сохранять свою форму при давлении до 113 ГПа. [4] По прогнозам, по мере увеличения давления натрий приобретет больше положительного заряда, гелий потеряет отрицательный заряд, а плотность свободных электронов увеличится. Энергия компенсируется относительным сжатием атомов гелия и пространства для электронов. [1]
Структура
[ редактировать ]Гелид натрия имеет кубическую кристаллическую структуру , напоминающую структуру флюорита . При давлении 300 ГПа край элементарной ячейки кристалла имеет a = 3,95 Å . Каждая элементарная ячейка содержит четыре атома гелия в центре граней и углов куба и восемь атомов натрия в координатах на полпути между центром и каждым углом. Электронные пары (2e − ) расположены на каждом краю и в центре элементарной ячейки. [примечание 1] Каждая пара электронов имеет спиновую пару. Наличие этих изолированных электронов делает его электридом . Атомы гелия не участвуют ни в каких связях; однако электронные пары можно рассматривать как восьмицентровую двухэлектронную связь . [4]
Сноски
[ редактировать ]- ^ Каждая грань используется двумя ячейками, каждый край — четырьмя ячейками, а каждый угол — восемью ячейками.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Ван, Хуэй-Тянь; Болдырев Александр Иванович; Попов Иван А.; Конопкова, Зузана; Прокопенко Виталий Борисович; Чжоу, Сян-Фэн; Дронсковский, Ричард; Дерингер, Волкер Л.; Гатти, Карло; Чжу, Цян; Цянь, Гуан-Жуй; Салех, Габриэле; Лобанов Сергей; Ставру, Элиссайос; Гончаров Александр Ф.; Оганов Артем Р.; Донг, Сяо (май 2017 г.). «Стабильное соединение гелия и натрия при высоком давлении – Дополнительная информация, таблица 5». Природная химия . 9 (5): 440–445. arXiv : 1309.3827 . Бибкод : 2017НатЧ...9..440Д . дои : 10.1038/nchem.2716 . ПМИД 28430195 . S2CID 20459726 .
- ^ «Под давлением гелий перестает быть сторонним наблюдателем» . Insidescience.org . 28 марта 2018 г. Проверено 14 ноября 2020 г.
Затем, в 2017 году, исследователи синтезировали стабильное соединение из гелия и натрия, известное как динатрийгелид, при таких высоких давлениях, которые наблюдаются внутри газовых гигантов, предполагая, что это соединение может быть найдено в природе, а не только в лабораториях.
- ^ Салех, Габриэле; Донг, Сяо; Оганов Артем; Гатти, Карло; Цянь, Гуан-жуй; Чжу, Цян; Чжоу, Сян-Фэн; Ван, Хиу-тян (5 августа 2014 г.). «Стабильное соединение гелия и натрия при высоком давлении». Acta Crystallographica Раздел А. 70 (а1): C617. arXiv : 1309.3827 . дои : 10.1107/S2053273314093826 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Донг, Сяо; Оганов Артем Р.; Гончаров Александр Ф.; Ставру, Элиссайос; Лобанов Сергей; Салех, Габриэле; Цянь, Гуан-Жуй; Чжу, Цян; Гатти, Карло; Дерингер, Волкер Л.; Дронсковский, Ричард; Чжоу, Сян-Фэн; Прокопенко Виталий Борисович; Конопкова, Зузана; Попов Иван А.; Болдырев Александр Иванович; Ван, Хуэй-Тянь (6 февраля 2017 г.). «Стабильное соединение гелия и натрия при высоком давлении». Природная химия . 9 (5): 440–445. arXiv : 1309.3827 . Бибкод : 2017НатЧ...9..440Д . дои : 10.1038/nchem.2716 . ПМИД 28430195 . S2CID 20459726 .