El heluro de disodio [2] ( Na2He ) es un compuesto de helio y sodio que es estable a altas presiones superiores a 113 gigapascales (1.130.000 bar). Se predijo por primera vez [3] utilizando el algoritmo de predicción de la estructura cristalina USPEX y luego se sintetizó en 2016. [4]
Se predijo que el Na2He sería termodinámicamente estable a más de 160 GPa y dinámicamente estable a más de 100 GPa. Esto significa que debería ser posible formarse a una presión más alta y luego descomprimirse 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 los terapascales.
El material se sintetizó colocando pequeñas placas de sodio en una celda de yunque de diamante junto con helio a 1600 bar y luego comprimiéndolas a 130 GPa y calentándolas a 1500 K con un láser. [4] Se predice que el heluro de disodio es un aislante y transparente. [4] A 200 GPa, los átomos de sodio tienen una carga de Bader de +0,599, la carga de 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 cercana a 1500 K, mucho más alta que el punto de fusión del sodio. Cuando se descomprime, puede mantener su forma tan baja como 113 GPa. [4] A medida que aumenta la presión, se predice que el sodio ganará más carga positiva, el helio perderá carga negativa y aumentará la densidad de electrones libres. La energía se compensa con la contracción relativa de los átomos de helio y el espacio para los electrones. [1]
El heluro de disodio tiene una estructura cristalina cúbica , similar a la de la fluorita . A 300 GPa, el borde de una celda unitaria del cristal tiene a = 3,95 Å . Cada celda unitaria contiene cuatro átomos de helio en el centro de las caras y esquinas del cubo, y ocho átomos de sodio en coordenadas a medio camino entre el centro y cada esquina. Los pares de electrones (2e − ) se colocan en cada borde y en el centro de la celda unitaria. [nota 1] Cada par de electrones está emparejado por espín . La presencia de estos electrones aislados lo convierte en un electruro . Los átomos de helio no participan en ningún enlace; sin embargo, los pares de electrones pueden considerarse como un enlace de dos electrones de ocho centros . [4]
Luego, en 2017, los investigadores sintetizaron un compuesto estable de helio y sodio conocido como heliuro de disodio bajo el tipo de altas presiones que se observan en los gigantes gaseosos, lo que sugiere que este compuesto podría encontrarse en la naturaleza y no solo en los laboratorios.