heliuro de disodio

El heluro disódico ^{[ 2 ]} ( Na₂He ) es un compuesto electrido de helio y sodio que es estable a altas presiones por encima de ₁₁₃ GPa (1.130.000 bar) . Fue predicho por primera vez ^{[ 3 ]} utilizando el algoritmo de predicción de estructura cristalina USPEX y luego sintetizado en 2016. ^{[ 4 ]}  

El heluro de disodio tiene una estructura cristalina cúbica , similar a la de la fluorita . A 300 GPa (3.000.000 bar) , el borde de una celda unitaria del cristal tiene a = 3,95 Å .  

Cada celda unitaria contiene:

• 4 átomos neutros de helio ( He) en el centro de las caras y vértices del cubo.
• 8 iones de sodio Na ⁺ en coordenadas a medio camino entre el centro y cada esquina,
• 4 pares de electrones con espín apareado 2e ⁻ en cada borde y en el centro de la celda unitaria. ^{[ nota 1 ]}

Los átomos de helio no participan en ningún enlace. Los pares de electrones pueden considerarse como un enlace de dos electrones de ocho centros . ^{[ 4 ]}

Se predijo que el Na ₂ He sería termodinámicamente estable por encima de 160 gigapascales (1.600.000 bar) y dinámicamente estable por encima de 100 gigapascales (1.000.000 bar) . Esto significa que debería ser posible formarlo a la presión más alta y luego descomprimirlo a  100  GPa , pero por debajo de esa presión se descompondría. En comparación con otros compuestos binarios de otros elementos y helio, se predijo que sería estable a la presión más baja de cualquier combinación de este tipo. Esto también significa, por ejemplo, que se predice que un compuesto de helio y potasio requerirá presiones mucho más altas, del orden de terapascales.

El material se sintetizó colocando pequeñas placas de sodio en una celda de yunque de diamante junto con helio a 160 megapascales (1600 bar) y luego comprimiéndolo a 130 gigapascales (1 300 000 bar) y calentándolo a 1500 K (1230 °C; 2240 °F) con un láser. ^{[ 4 ]} Se predice que el heluro de disodio es un aislante y transparente. ^{[ 4 ]} A 200 gigapascales (2 000 000 bar) , los átomos de sodio tienen una carga de Bader de +0,599, la carga del helio es de −0,174 y los puntos de dos electrones están cada uno cerca de −0,511. ^{[ 4 ]} Esta fase podría llamarse electruro de helio disódico. El heluro de disodio se funde a una temperatura alta cerca de      1500  K , mucho más alto que el punto de fusión del sodio. Cuando se descomprime, puede mantener su forma hasta 130 gigapascales (1.300.000 bar) . ^{[ 4 ]} A medida que aumenta la presión, se predice que el sodio ganará más carga positiva, el helio perderá carga negativa y la densidad de electrones libres aumentará. La energía se compensa con la contracción relativa de los átomos de helio y el espacio para los electrones. ^{[ 1 ]}