Всесвітня алхімія. Гелій змусили створити стійку хімічну сполуку

Літійзаймає третій номер у таблиці Менделєєва; його атомна маса дорівнює 6,94; він відноситься до лужних металів. Літій - найлегший із усіх металів: його щільність становить 0,53 грами в сантиметрі кубічному. Він сріблясто-білий, з яскравим металевим блиском. Літій м'який і легко ріжеться ножем. На повітрі він швидко тьмяніє, з'єднуючись із киснем. Температура плавлення літію дорівнює 180,5 градусів за Цельсієм. Відомі ізотопи літію з атомними вагами 6 і 7. Перший ізотоп використовується для отримання важкого ізотопу водню - тритію; інший ізотоп літію використовується як теплоносій у котлах ядерних реакторів. Такими є загальні фізико-хімічні дані літію.

Топологію атомів літію почнемо знову ж таки із з'ясування розмірів вихідного тора. Тепер ми знаємо, що у кожного хімічного елемента, і в тому числі у літію, існує велика кількість ізотопів, що вимірюється сотнями та тисячами; тому розміри атомів вказуватимемо від … і до …. Але що означають ці межі? Чи можна визначити їх точно? Або вони вказуються приблизно? І яке кількісне співвідношення ізотопів? Відразу скажемо: однозначних відповідей на ці запитання немає; Щоразу необхідно впроваджуватися в конкретну топологію атомів. Розберемося у цих питаннях на прикладі літію.

Як зауважили, перехід від протию до гелію з погляду топології відбувається планомірно: зі збільшенням розміру вихідного тора – поступово змінюється остаточна зміна атомів. Але фізичні і, особливо, хімічні властивості атомів при переході від протию до гелію змінюються більш ніж суттєво, швидше радикально: від загальної привабливості протию до повної інертності гелію. Де на якому ізотопі це сталося?

Подібні стрибки властивостей пов'язані з розмірними стрибками ізотопів. Великий атом водню (тритій), який набуває обрисів атома гелію, виявляється радіоактивним, тобто неміцним. Викликано це тим, що його загнуті краї петель не досягають один одного, і можна уявити, як вони тріпаються, спрямовані назустріч. Вони нагадують руки двох людей у ​​човнах, що розходяться, безсило прагнуть дотягнутися і зчепитися. Зовнішній ефірний тиск буде тиснути на консолі петель атомів так сильно, що це добру не доведе; отримавши з боку навіть невелике додаткове стискання, консолі відламаються - не витримають крутого вигину шнура, і атом зруйнується; так воно і відбувається. Тому можна сказати, що серед ізотопів на кордонах фізико-хімічних переходів спостерігаються провали: там ізотопів просто немає.

Подібний провал існує між гелієм та літієм: якщо атом - вже не гелій, але ще не літій, то він неміцний, і його вже давно в земних умовах немає. Тому ізотоп літію з атомною вагою, що дорівнює шести, тобто з довжиною шнура тора в 11 ефірних кульок, зустрічається дуже рідко і, як було сказано, використовується для отримання тритію: його легко розірвати, укоротити і отримати в результаті ізотоп водню.

Таким чином, ми начебто визначилися з найменшими розмірами атома літію: це - 11 пов'язаних електронів. Що ж до його верхньої межі, то тут виникає деяка загвоздка: річ у тому, що, згідно з топологією, атом літію не має особливих відмінностей від атома берилію (ми в цьому скоро переконаємося), і між ізотопами того й іншого елементів немає ніякого провалу. Тому поки не вказуватимемо верхню межу розміру атома літію.

Простежимо за формоутворенням атома літію. Вихідне коло щойно виниклого мікрозавихрення із зазначеними вище розмірами буде прагнути перетворитися на овал; тільки у літію овал - дуже довгий: приблизно в 8 разів довший за діаметр кінцевого закруглення (майбутньої петлі); це дуже витягнутий овал. Початок згортання атома літію схоже на такий самий початок у великих атомів водню та у гелію, але далі відбувається відхилення: вісімка з перехлестом, тобто з розворотом петель, не виникає; подальше зближення довгих сторін (шнурів) овалу до повного їх зіткнення супроводжується одночасним загином кінців назустріч один одному.

Чому не утворюється вісімка з перехлестом? Насамперед тому, що овал дуже довгий, і навіть його повний прогин у гантелю до зіткнення шнурів у середині не викликає їх сильних вигинів; тому потенція розвороту крайніх петель – дуже слабка. А по-друге, розвороту якоюсь мірою протидіє загин, що почався, кінців овалу. Іншими словами: активний момент сил, що прагне розгорнути кінцеві петлі, дуже малий, а момент опору розвороту – великий.

Для наочності скористаємось гумовими кільцями, наприклад тими, що застосовуються в ущільненнях машин. Якщо перетискати кільце малого діаметра, воно обов'язково згорнеться у вісімку з перехлестом; а якщо вибрати кільце великого діаметра, його пережим до повного дотику шнурів розворот кінцевих петель не викликає. До речі, ці гумові кільця також дуже зручні для моделювання топології атомів; якщо, звичайно, є їхній широкий набір.

Загин кінців овалу викликається, як ми вже знаємо, обуренням ефіру між ними: трохи схибнувшись з ідеально прямого становища, вони вже змушені будуть зближуватися до повного дотику. Отже, у різні боки кінці відгинатися що неспроможні. Але з напрямом загину у них є вибір: або так, що сторони кінцевих петель, що присмоктують, виявляться зовні, або - зсередини. Перший варіант більш вірогідний, так як момент від сил відштовхування оболонок шнура, що обертаються, від прилеглого ефіру на зовнішніх точках петель буде більше, ніж на внутрішніх.

Бічні сторони овалу, що зближуються, дуже скоро увійду в зіткнення, смичка шнурів пошириться від центру до кінців і зупиниться тільки тоді, коли на кінцях остаточно сформуються петлі з мінімально допустимими радіусами вигину. Одночасно загини, що відбуваються, і взаємне зближення цих петель приводять до зіткнення їх вершин, після чого в справу вступають їх присмоктують сторони: петлі, присмоктуючи, пірнають вглиб; і завершується процес формування зміни атома літію тим, що петлі, що змістилися, упираються своїми вершинами в спарені шнури рівно по центру конструкції. Віддалено така конфігурація атома нагадує серце або, точніше, яблуко.

Напрошується сам собою перший висновок: атом літію починається тоді, коли вершини первинних петель, що спарилися, пірнули всередину конструкції, дотягнуться до шнурів середини атома. До того був ще не літій, а якийсь інший елемент, якого тепер уже немає в природі; його атом був вкрай нестійкий, дуже сильно пульсував, тому був пухнастим і ставився до газів. Але й атом початкового ізотопу літію (ми його визначили що складається з 11 000 пов'язаних електронів) теж виходить не дуже міцним: радіуси вигину його петель - граничні, тобто пружні шнури вигнуті до межі, іпри будь-якій зовнішній дії вони готові луснути. У більших атомів це слабке місце усувається.

Подаючи за результатами топології образ атома літію, можна оцінити те, що вийшло. Дві первинні петлі замкнулися і нейтралізувалися, також нейтралізованими виявилися вторинні петлі з обох боків від первинних. Спарені шнури створили жолоб, і цей жолоб йде по всьому контуру атома - він ніби замкнутий в кільце, - і його сторона, що присмоктує, виявилася зовні. Звідси випливає, що атоми літію можуть з'єднуватися і між собою та з іншими атомами лише за допомогою своїх жолобів, що присмоктують; петлеве молекулярне з'єднання атом літію утворити не може.

Сильно опуклі присмоктуючі жолоби атомів літію можуть з'єднуватися між собою тільки на коротких ділянках (теоретично - в точках), і тому просторова конструкція з атомів літію, що з'єдналися між собою, виходить дуже пухкою і розрідженою; звідси - мала щільність літію: він майже вдвічі легший за воду.

Літій – метал; його металеві властивості випливають із особливостей форм його атомів. Можна сказати інакше: ті особливі властивості літію, які зумовлені особливими формами його атомів і роблять його несхожим фізично і хімічно інші речовини, названі металевими; розглянемо частину їх:

• електропровідність: вона виникає з тієї причини, що атоми мають кільцеподібну форму зі спарених шнурів, що створюють присмоктуючі жолоби, відкриті назовні, що охоплюють атоми по контуру і замикаються самі на собі; електрони, що прилипли до цих жолобів, можуть безперешкодно переміщатися по них (нагадаємо ще раз; що труднощі виникають при відриві електронів від атомів); оскільки атоми з'єднуються між собою тими ж жолобами, то електрони мають можливість перескакувати з атома на атом, тобто зміщуватися по тілу;
• теплопровідність: пружно-зігнуті шнури атома утворюють надзвичайно жорстку пружну конструкцію, яка практично не поглинає низькочастотні великоамплітудні (теплові) удари сусідніх атомів, а передає їх далі; і якби не було в товщі атомів всіляких порушень у їх контактах (дислокацій), то теплова хвиля поширювалася б із величезною швидкістю;
• блиск: високочастотні малоамплітудні удари світлових хвиль ефіру легко відбиваються від напружено вигнутих шнурів атомів і йдуть геть, підкоряючись законам хвильового відбиття; у атома літію немає прямих ділянок шнурів, тому в нього немає власного «звучання», тобто немає власного кольору - тому літій сріблясто-білий з сильним блиском на зрізах;
• пластичність: округлі атоми літію можуть з'єднуватися між собою як завгодно; вони можуть, не розриваючись, обкатуватись один по одному; і це виявляється у тому, що тіло з літію може змінювати свою форму, не втрачаючи своєї цілісності, тобто бути пластичним (м'яким); в результаті літій ріжеться без особливих зусиль ножем.

На прикладі зазначених фізичних особливостей літію можна уточнити саме поняття металу: метал є речовина, що складається з атомів з круто зігнутими шнурами, що утворюють контурні жолоби, що присмоктують, відкриті назовні; атоми яскраво виражених (лужних) металів не мають відкритих петель, що присмоктують, і прямих або плавно вигнутих ділянок шнурів.Тому літій у нормальних умовах не може з'єднатися з воднем, оскільки атом водню є петлею. Їх з'єднання може бути лише гіпотетичним: при глибокому холоді, коли водень твердне, його молекули можуть з'єднуватися з атомами літію; але видно, що їхній сплав був би таким же м'яким, як сам літій.

Заодно уточнимо поняття пластичності: пластичність металів визначається тим, що їх округлі атоми можуть обкатуватись один по одному, змінюючи взаєморозташування, але не втрачаючи контакти між собою.

Літій

Гелій

Гелій займає другу позицію у таблиці Менделєєва після водню. Атомна маса гелію – 4,0026. Він є інертним газом без кольору. Його щільність – 0,178 грам на літр. Зріджується гелій найважче відомих газів лише при температурі мінус 268,93 градуса Цельсія і практично не твердне. Охолоджений до мінус 270,98 градуса Цельсія гелій набуває надплинності. Утворюється гелій найчастіше внаслідок розпаду великих атомів. На Землі він поширений у малих кількостях, але Сонце, де йде інтенсивний розпад атомів, гелію дуже багато. Всі ці дані є паспортними і добре відомі.

Займемося топологією гелію, і для початку визначимо його розміри. Враховуючи, що атомна маса гелію в чотири рази більша за водневу, а атом водню у 1840 разів важчий за електрон, отримаємо масу атома гелію, що дорівнює 7360 електронам; отже, загальна кількість ефірних кульок в атомі гелію становить приблизно 22 000; довжина шнура атома і діаметр вихідного тора відповідно дорівнюють 7360 і 2300 ефірних кульок. Щоб зримо уявити співвідношення товщини шнура вихідного тора атома гелію та його діаметра, зобразимо на аркуші паперу ручкою коло діаметром 370 міліметрів, і нехай слід від ручки має ширину в одну третину міліметра; отримане коло дасть нам зазначене уявлення. Один електрон (будовані ефірні кульки) займатиме на намальованому колі лише 0,15 міліметрів.

Скручування вихідного тора в закінчену форму атома гелію відбувається в такий спосіб. Спочатку коло сплющується в овал, потім - у форму гантелі, далі - у вісімку, а потім петлі вісімки розгортаються так, що виникає перехльостування. Між іншим, перехльостування у більших атомів не утворюється, і пояснюється це тим, що довжина шнура у атома гелію поки ще не велика, і при прагненні середніх точок шнура зблизитися - краї (петлі) змушені розвернутися. Далі краї вигнуть і почнуть зближуватися.

До цього моменту топологія атома гелію, як ми бачимо, схожа з топологією атома ізотопу водню - тритію, але якщо у тритію не вистачало сил на замикання країв (не вистачало довжини його шнура), то у гелію петлі насуваються одна на одну і таким чином замикаються . Для того, щоб переконатися в надійності з'єднання петель, достатньо простежити за розташуванням сторін, що їх присмоктують: у внутрішньої петлі вона буде зовні, а у зовнішньої - зсередини.

Топологію атомів дуже зручно представляти як дротяних моделей; для цього достатньо використовувати в міру пружний, але досить пластичний дріт. Атом водню зобразиться як звичайного кільця. Збільшимо довжину шматка дроту в чотири рази (у стільки разів атом гелію важчий за атом водню), згорнемо його в кільце, спаяємо кінці і продемонструємо процес скручування атома гелію. При скручуванні ми повинні постійно пам'ятати, що радіуси згинання не повинні бути меншими за радіус кільця, що являє собою атом водню; це ніби умова, що задається пружністю шнура - торових оболонок. (У натурі, нагадаємо, мінімальний радіус дорівнював 285 ефірним кулькам.) Прийнятий мінімальний радіус згинання визначає топологію всіх атомів; і ще: наслідком однакових радіусів згинання будуть однакові розміри присмоктуючих петель (свого роду - їх стандартизація), і тому вони утворюють стійку валентність, виражену в здатності з'єднувати різні атоми між собою. Якби петлі мали різні розміри, їхнє з'єднання було б проблематичним.

Доводячи процес скручування дротяної моделі атома гелію до кінця, ми виявимо, що з'єднані внахлест петлі насунуті одна на одну не до упору. Точніше кажучи, вони хотіли б закрутитися ще далі, але не пускає пружність шнура, тобто умова мінімального радіусу. І при будь-якій спробі петель просунутися назустріч ще далі пружність шнура відкине їх назад; відскочивши, вони знову кинуться вперед, і знову пружність відкине їх назад; при цьому атом гелію буде зіщулюватися, то розпускатися, тобто виникає пульсація. Пульсація, у свою чергу, породить стояче теплове поле навколо атома і зробить його пухнастим; так ми дійшли висновку, що гелій – газ.

На підставі топології можна пояснити інші фізичні та хімічні характеристики гелію. Про його інертність, наприклад, говорить те, що його атомів немає ні відкритих петель, ні присмоктуючих жолобів: він не здатний взагалі з'єднуватися з іншими атомами, тому - завжди атомарний і практично не твердіє. Кольори гелій немає тому, що його атомів немає прямих “звучачих” ділянок шнурів; а надплинність у нього виникає внаслідок будь-якої відсутності в'язкості (злипання атомів), округлої форми та малого розміру атома.

Як і у водню, у гелію атоми не мають одного розміру: одні з них більше, інші – менше, а загалом вони займають майже весь ваговий простір від водню (тритію) до наступного за гелієм літію; менш міцні ізотопи гелію, звичайно, давно вже розпалися, але й існуючих у цей час можна нарахувати не одну сотню.

У таблиці Менделєєва гелій краще розташовувати не наприкінці першого періоду - в одному ряду з воднем, а на початку другого періоду перед літієм, тому що його атом, як і атоми всього цього періоду, є одиночною конструкцією (поодиноким клубочком), в той час як атом наступного інертного газу неону виглядає вже у вигляді спареної конструкції, схожої за цією ознакою на атоми третього періоду.

Літій займає третій номер у таблиці Менделєєва; його атомна маса дорівнює 6,94; він відноситься до лужних металів. Літій - найлегший із усіх металів: його щільність становить 0,53 грами в сантиметрі кубічному. Він сріблясто-білий, з яскравим металевим блиском. Літій м'який і легко ріжеться ножем. На повітрі він швидко тьмяніє, з'єднуючись із киснем. Температура плавлення літію дорівнює 180,5 градусів за Цельсієм. Відомі ізотопи літію з атомними вагами 6 і 7. Перший ізотоп використовується для отримання важкого ізотопу водню - тритію; інший ізотоп літію використовується як теплоносій у котлах ядерних реакторів. Такими є загальні фізико-хімічні дані літію.

Топологію атомів літію почнемо знову ж таки із з'ясування розмірів вихідного тора. Тепер ми знаємо, що у кожного хімічного елемента, і в тому числі у літію, існує велика кількість ізотопів, що вимірюється сотнями та тисячами; тому розміри атомів вказуватимемо від … і до …. Але що означають ці межі? Чи можна визначити їх точно? Або вони вказуються приблизно? І яке кількісне співвідношення ізотопів? Відразу скажемо: однозначних відповідей на ці запитання немає; Щоразу необхідно впроваджуватися в конкретну топологію атомів. Розберемося у цих питаннях на прикладі літію.

Як зауважили, перехід від протию до гелію з погляду топології відбувається планомірно: зі збільшенням розміру вихідного тора – поступово змінюється остаточна зміна атомів. Але фізичні і, особливо, хімічні властивості атомів при переході від протию до гелію змінюються більш ніж суттєво, швидше радикально: від загальної привабливості протию до повної інертності гелію. Де на якому ізотопі це сталося?

Подібні стрибки властивостей пов'язані з розмірними стрибками ізотопів. Великий атом водню (тритій), який набуває обрисів атома гелію, виявляється радіоактивним, тобто неміцним. Викликано це тим, що його загнуті краї петель не досягають один одного, і можна уявити, як вони тріпаються, спрямовані назустріч. Вони нагадують руки двох людей у ​​човнах, що розходяться, безсило прагнуть дотягнутися і зчепитися. Зовнішній ефірний тиск буде тиснути на консолі петель атомів так сильно, що це до добра не доведе; отримавши з боку навіть невелике додаткове стискання, консолі відламаються - не витримають крутого вигину шнура, і атом зруйнується; так воно і відбувається. Тому можна сказати, що серед ізотопів на кордонах фізико-хімічних переходів спостерігаються провали: там ізотопів просто немає.

Подібний провал існує між гелієм та літієм: якщо атом - вже не гелій, але ще не літій, то він неміцний, і його вже давно в земних умовах немає. Тому ізотоп літію з атомною вагою, що дорівнює шести, тобто з довжиною шнура тора в 11 ефірних кульок, зустрічається дуже рідко і, як було сказано, використовується для отримання тритію: його легко розірвати, укоротити і отримати в результаті ізотоп водню.

Таким чином, ми начебто визначилися з найменшими розмірами атома літію: це - 11 пов'язаних електронів. Що ж до його верхньої межі, то тут виникає деяка загвоздка: річ у тому, що, згідно з топологією, атом літію не має особливих відмінностей від атома берилію (ми в цьому скоро переконаємося), і між ізотопами того й іншого елементів немає ніякого провалу. Тому поки не вказуватимемо верхню межу розміру атома літію.

Простежимо за формоутворенням атома літію. Вихідне коло щойно виниклого мікрозавихрення із зазначеними вище розмірами буде прагнути перетворитися на овал; тільки у літію овал - дуже довгий: приблизно в 8 разів довший за діаметр кінцевого закруглення (майбутньої петлі); це дуже витягнутий овал. Початок згортання атома літію схоже на такий самий початок у великих атомів водню та у гелію, але далі відбувається відхилення: вісімка з перехлестом, тобто з розворотом петель, не виникає; подальше зближення довгих сторін (шнурів) овалу до повного їхнього дотику супроводжується одночасним загином кінців назустріч один одному.

Чому не утворюється вісімка з перехлестом? Насамперед тому, що овал дуже довгий, і навіть його повний прогин у гантелю до зіткнення шнурів у середині не викликає їх сильних вигинів; тому потенція розвороту крайніх петель – дуже слабка. А по-друге, розвороту якоюсь мірою протидіє загин, що почався, кінців овалу. Іншими словами: активний момент сил, що прагне розгорнути кінцеві петлі, дуже малий, а момент опору розвороту – великий.

Для наочності скористаємось гумовими кільцями, наприклад тими, що застосовуються в ущільненнях машин. Якщо перетискати кільце малого діаметра, воно обов'язково згорнеться у вісімку з перехлестом; а якщо вибрати кільце великого діаметра, його пережим до повного дотику шнурів розворот кінцевих петель не викликає. До речі, ці гумові кільця також дуже зручні для моделювання топології атомів; якщо, звичайно, є їхній широкий набір.

Загин кінців овалу викликається, як ми вже знаємо, обуренням ефіру між ними: трохи схибнувшись з ідеально прямого становища, вони вже змушені будуть зближуватися до повного дотику. Отже, у різні боки кінці відгинатися що неспроможні. Але з напрямом загину у них є вибір: або так, що сторони кінцевих петель, що присмоктують, виявляться зовні, або - зсередини. Перший варіант більш вірогідний, так як момент від сил відштовхування оболонок шнура, що обертаються, від прилеглого ефіру на зовнішніх точках петель буде більше, ніж на внутрішніх.

Бічні сторони овалу, що зближуються, дуже скоро увійду в зіткнення, смичка шнурів пошириться від центру до кінців і зупиниться тільки тоді, коли на кінцях остаточно сформуються петлі з мінімально допустимими радіусами вигину. Одночасно загини, що відбуваються, і взаємне зближення цих петель приводять до зіткнення їх вершин, після чого в справу вступають їх присмоктуючі сторони: петлі, присмоктуючи, пірнають вглиб; і завершується процес формування зміни атома літію тим, що петлі, що змістилися, упираються своїми вершинами в спарені шнури рівно по центру конструкції. Віддалено така конфігурація атома нагадує серце або, точніше, яблуко.

Напрошується сам собою перший висновок: атом літію починається тоді, коли вершини первинних петель, що спарилися, пірнули всередину конструкції, дотягнуться до шнурів середини атома. До того був ще не літій, а якийсь інший елемент, якого тепер уже немає в природі; його атом був вкрай нестійкий, дуже сильно пульсував, тому був пухнастим і ставився до газів. Але й атом початкового ізотопу літію (ми його визначили що складається з 11 000 пов'язаних електронів) теж виходить не дуже міцним: радіуси вигину його петель - граничні, тобто пружні шнури вигнуті до межі, і при будь-якій зовнішній дії вони готові луснути. У більших атомів це слабке місце усувається.

Подаючи за результатами топології образ атома літію, можна оцінити те, що вийшло. Дві первинні петлі замкнулися і нейтралізувалися, також нейтралізованими виявилися вторинні петлі з обох боків від первинних. Спарені шнури створили жолоб, і цей жолоб йде по всьому контуру атома - він ніби замкнутий в кільце, - і його сторона, що присмоктує, виявилася зовні. Звідси випливає, що атоми літію можуть з'єднуватися і між собою та з іншими атомами лише за допомогою своїх жолобів, що присмоктують; петлеве молекулярне з'єднання атом літію утворити не може.

Сильно опуклі присмоктуючі жолоби атомів літію можуть з'єднуватися між собою тільки на коротких ділянках (теоретично - в точках), і тому просторова конструкція з атомів літію, що з'єдналися між собою, виходить дуже пухкою і розрідженою; звідси - мала щільність літію: він майже вдвічі легший за воду.

Літій – метал; його металеві властивості випливають із особливостей форм його атомів. Можна сказати інакше: ті особливі властивості літію, які зумовлені особливими формами його атомів і роблять його несхожим фізично і хімічно інші речовини, названі металевими; розглянемо частину їх:

• електропровідність: вона виникає з тієї причини, що атоми мають кільцеподібну форму зі спарених шнурів, що створюють присмоктуючі жолоби, відкриті назовні, що охоплюють атоми по контуру і замикаються самі на собі; електрони, що прилипли до цих жолобів, можуть безперешкодно переміщатися по них (нагадаємо ще раз; що труднощі виникають при відриві електронів від атомів); оскільки атоми з'єднуються між собою тими ж жолобами, то електрони мають можливість перескакувати з атома на атом, тобто зміщуватися по тілу;

• теплопровідність: пружно-зігнуті шнури атома утворюють надзвичайно жорстку пружну конструкцію, яка практично не поглинає низькочастотні великоамплітудні (теплові) удари сусідніх атомів, а передає їх далі; і якби не було в товщі атомів всіляких порушень у їх контактах (дислокацій), то теплова хвиля поширювалася б із величезною швидкістю;
• блиск: високочастотні малоамплітудні удари світлових хвиль ефіру легко відбиваються від напружено вигнутих шнурів атомів і йдуть геть, підкоряючись законам хвильового відбиття; у атома літію немає прямих ділянок шнурів, тому в нього немає власного "звучання", тобто немає власного кольору - тому літій сріблясто-білий з сильним блиском на зрізах;
• пластичність: округлі атоми літію можуть з'єднуватися між собою як завгодно; вони можуть, не розриваючись, обкатуватись один по одному; і це виявляється у тому, що тіло з літію може змінювати свою форму, не втрачаючи своєї цілісності, тобто бути пластичним (м'яким); в результаті літій ріжеться без особливих зусиль ножем.

На прикладі зазначених фізичних особливостей літію можна уточнити саме поняття металу: метал є речовина, що складається з атомів з круто зігнутими шнурами, що утворюють контурні жолоби, що присмоктують, відкриті назовні; атоми яскраво виражених (лужних) металів не мають відкритих петель, що присмоктують, і прямих або плавно вигнутих ділянок шнурів.. Тому літій у нормальних умовах не може з'єднатися з воднем, оскільки атом водню є петлею. Їх з'єднання може бути лише гіпотетичним: при глибокому холоді, коли водень твердне, його молекули можуть з'єднуватися з атомами літію; але видно, що їхній сплав був би таким же м'яким, як сам літій.

Заодно уточнимо поняття пластичності: пластичність металів визначається тим, що їх округлі атоми можуть обкатуватись один по одному, змінюючи взаєморозташування, але не втрачаючи контакти між собою.

Берилій займає четверту позицію у таблиці Менделєєва. Його атомна маса дорівнює 9,012. Він являє собою світло-сірий метал із щільністю 1,848 грама в кубічному сантиметрі та температурою плавлення 1284 градуса Цельсія; він - твердий і водночас тендітний. Конструкційні матеріали на основі берилію мають одночасно і легкість, і міцність, і стійкість до високих температур. Сплави берилію, будучи в 1,5 рази легшими за алюміній, проте міцніше багатьох спеціальних сталей. Свою міцність вони зберігають до температури 700…800 градусів Цельсія. Берилій стійки до радіації.

За своїми фізичними властивостями, очевидно, берилій дуже відрізняється від літію, але з топології атомів вони майже помітні; відмінність лише тому, що атом берилію хіба що “пошитий із запасом”: якщо атом літію нагадує тісний костюм школяра на дорослому людині, то атом берилію, навпаки, - просторий костюм дорослого на фігурі дитини. Надмірна довжина шнура атома берилію при однаковій конфігурації його з літієм утворює більш пологі обриси з радіусами вигинів, що перевищують мінімальні критичні. Такий "запас" кривизни у атомів берилію дозволяє їх деформувати аж до виходу на межу згинів шнурів.

Топологічна схожість атомів літію та берилію говорить про те, що чіткої межі між ними немає; і неможливо сказати, який найбільший розмір має атом літію та який найменший - атом берилію. Орієнтуючись тільки на табличний атомну вагу (а він усереднює всі значення), можна вважати, що шнур середнього за розмірами атома берилію складається приблизно з 16500 пов'язаних електронів. Верхня межа розмірів атомів ізотопів берилію упирається в мінімальний розмір атома наступного елемента - бору, конфігурація якого різко відрізняється.

Запас по радіусах кривизни шнурів атомів берилію позначається насамперед на з'єднанні їх між собою в момент затвердіння металу: вони примикають один до одного вже не короткими (точковими) ділянками як у літію, а довгими межами; контури атомів як би підлаштовуються один під одного, деформуючись і прилягаючи один до одного максимально можливим чином; тому такі сполуки дуже міцні. Свою зміцнювальну здатність атоми берилію виявляють і в з'єднаннях з атомами інших металів, тобто в сплавах, в яких берилій використовується як присадки до важких металів: заповнюючи порожнечі і присмоктуючи своїми гнучкими жолобами до атомів основного металу, атоми берилію клей метал дуже міцним. Звідси слідує що міцність металів визначається довжинами злиплих ділянок присмоктуючих жолобів атомів: чим довші ці ділянки, тим міцніше метал. Руйнування металів відбувається завжди по поверхні з найкоротшими злиплими ділянками.

Запас по радіусах згинання шнурів атомів берилію дозволяє їм деформуватися без зміни з'єднань між собою; у результаті деформується все тіло; це вже – пружна деформація. Пружна вона тому, що в будь-якому вихідному стані атоми мають найменш напружені форми, а при деформації змушені зазнавати деяких “незручностей”; і варто лише деформуючій силі зникнути, як атоми повернуться у свої вихідні менш напружені стани. Отже, пружність металу визначається надлишком довжин шнурів його атомів, що дозволяє їх деформувати без зміни ділянок взаємного з'єднання..

З пружністю берилію пов'язана його жароміцність; вона виявляється у тому, що теплові рухи атомів можуть відбуватися у межах пружних деформацій, які викликають зміна сполук атомів між собою; тому загалом жароміцність металу визначається, як і пружність, надлишком довжин шнурів його атомів. Зниження міцності металу при високому нагріванні пояснюється тим, що теплові рухи його атомів зменшують ділянки їх сполук між собою; коли ці ділянки повністю зникають, відбувається плавлення металу.

Пружності берилію супроводжує його крихкість. Крихкість може розглядатися в загальному випадку як антипод пластичності: якщо пластичність виражається в можливості атомів змінювати свої взаєморозташування зі збереженням ділянок, що з'єднують, то крихкість виявляється, в першу чергу, в тому, що в атомів такої можливості немає. Будь-яке взаємне усунення атомів тендітного матеріалу може відбуватися лише за повному розриві їх зв'язків; ці атоми не мають інших варіантів сполук. У пружних матеріалів (у металів) крихкість характеризується ще й тим, що вона - як би стрибає: тріщина, що виникла в результаті надмірної напруги зі швидкістю блискавки, поширюється по всьому перерізу тіла. Для порівняння: цегла під ударами молотка може кришитися (це теж крихкість), але не розколюватися. "Стрибка" крихкість берилію пояснюється тим, що його атоми з'єднані між собою не найкращим чином, і всі вони напружені; і варто лише порушитися одного зв'язку, як граничні атоми стрімко почнуть “випрямлятися” на шкоду з'єднань зі своїми сусідами; зв'язки останніх також почнуть руйнуватись; і цей процес набуде ланцюгового характеру. Отже, крихкість пружних металів залежить від ступеня деформацій з'єднаних між собою атомів та від відсутності можливості зміни зв'язків між ними.

Радіаційна стійкість берилію пояснюється тим самим запасом у розмірах його атомів: шнур атома берилію має можливість пружинити під жорстким радіаційним ударом, не доходячи до своєї критичної кривизни, і тим самим зберегтися неруйнованим.

І тим же можна пояснити світло-сірий колір берилію і відсутність у нього яскравого металевого блиску, такого, наприклад, як у літію: світлові хвилі ефіру, падаючи на нежорсткі шнури поверхневих атомів берилію, поглинаються ними, і тільки частина хвиль відбивається і створює розсіяний світло.

Щільність берилію майже в чотири рази більша ніж у літію тільки тому, що щільність шнурів його атомів вища: вони з'єднуються між собою не в точках, а довгими ділянками. У той же час у суцільній своїй масі берилій - досить пухка речовина: він лише вдвічі щільніший за воду.

Можливо, ви чули фразу "ви створені із зоряного пилу" - і це правда. Багато частинок, що складають ваше тіло, і світ навколо вас, були утворені всередині зірок мільярди років тому. Але є деякі матеріали, які сформувалися на самому початку, після народження Всесвіту.

Деякі астрономи вважають, що вони з'явилися лише за кілька хвилин після Великого Вибуху. Найпоширеніші елементи у Всесвіті це водень та гелій, і дуже мала кількість такої хімічної речовини як літій.

Астрономи можуть з невеликою точністю визначити, скільки літію було в молодому Всесвіті. Для цього потрібно дослідити найстаріші зірки. Але отримані результати не збігаються – у старих зірках виявилося у 3 рази менше літію, ніж очікувалося виявити! Причина цієї загадки поки що невідома.

Давайте розберемося докладніше.

Строго кажучи, за нинішнього рівня наших спостережень помилки не повинно бути: літію дуже мало. Ситуація однозначно натякає на якусь нову фізику, невідомий нам процес, який мав місце одразу після Великого вибуху.

Найновіше дослідження на цю тему торкнулося найменш змінилися після Великого вибуху регіони - атмосфери старих зірок, що знаходяться на периферії Чумацького Шляху. Оскільки вони ізольовані від ядра, де літій може напрацьовуватись, ймовірність пізнього забруднення, що впливає на результати, має бути вкрай мала. У їхніх атмосферах літію-7 виявлено лише близько третини від рівня, передбаченого моделюванням. Причини? Одне із запропонованих пояснень: він потонув. Літій з атмосфери зірок просто почав тонути в речовині світил, поступово добираючись до їхніх надр. Тому його й не видно у їхніх атмосферах.

Крістофер Хок з Університету Нотр-Дам (Індіана, США) разом із колегами взявся перевірити результати на основі даних по Малому Магелланову Хмарі, галактиці-супутнику Чумацького Шляху. А щоб позбавити дані від ефекту «занурення літію» та інших впливів місцевих зоряних процесів, дослідники проаналізували вміст міжзоряного газу в цій карликовій галактиці, припускаючи, що він уже повинен пишатися своїм літієм: йому тут просто нема в чому тонути.

Використовуючи спостереження Дуже великого телескопа Європейської південної обсерваторії, астрономи виявили там саме стільки літію, скільки передбачала модель Великого вибуху, що було повідомлено у журналі Nature. Але й це, на жаль, не надто допомогло у вирішенні питання. Справа в тому, що літій постійно утворюється у Всесвіті в ході природних процесів, а наднові вибухами поступово розносять його по Метагалактиці, подібно до всіх інших напрацьованих в надрах елементах. Нові результати, за словами Крістофера Хока, лише посилили літієву загадку: «Говорити про розв'язання цієї проблеми можна лише в тому випадку, якщо з часів Великого вибуху жодних змін у кількості літію не відбувалося». І то тільки в масштабах Малої Магелланової Хмари!

Найголовніше: дуже важко уявити собі, що за 12–13 млрд років термоядерного синтезу, який створив ті найважчі елементи, які уможливлюють життя на Землі, літій чомусь не вироблявся. Принаймні наші сьогоднішні уявлення про термоядерний нуклеосинтез не дозволяють висунути таку гіпотезу.

Гірше того, нова робота Мігеля Пато з Мюнхенського технічного університету (Німеччина) і Фабіо Йокко (Fabio Iocco) зі Стокгольмського університету (Швеція) показала, що не тільки надмасивні чорні дірки в ядрах галактик, а й звичайні (і більш численні) повинні генерувати літій у своїх акреційних дисках, причому дуже інтенсивно.

Тепер виходить, що практично кожен мікроквазар (просто система ЧД - акреційний диск) повинен створювати літій. Адже теоретично їх має бути набагато більше, ніж СМЧД, зазначає Мігель Пато.

Словом, ясності у цьому питанні поки що немає. Крістофер Хок, наприклад, припускає, що відразу після Великого вибуху у Всесвіті могли йти якісь екзотичні з фізичної точки зору реакції, в яких брали участь частинки темної матерії, і вони пригнічували утворення літію. Це могло б пояснити те, що в Малій Магеллановій Хмарі літію виявилося більше, ніж у нашій Галактиці: карликові галактики, до яких належить ММО, мали менш активно притягувати темну матерію в ранньому Всесвіті. Отже, і ці гіпотетичні реакції менше впливали на концентрацію літію в них. Перевірити цю ідею пан Хок має намір за допомогою більш поглибленого вивчення Малої Магелланова Хмари.

Досі ми могли шукати літій лише у найближчих до нас зірках нашої Галактики. І ось група астрономів спромоглася визначити рівень вмісту літію в зоряному скупченні за межами нашої Галактики.

Зоряне скупчення Месьє 54 має секрет — воно не належить Чумацькому Шляху, і є частиною супутникової галактики – карликової еліптичної галактики у Стрільці. Таке розташування скупчення дозволило вченим перевірити чи мало змісту літію в зірках, що знаходяться за межами Чумацького Шляху.

В околицях Чумацького Шляху знаходиться понад 150 кулястих зоряних скупчень, які складаються із сотень тисяч давніх зірок. Одне з таких скупчень, поряд з іншими в сузір'ї Стрільця, було виявлено наприкінці 18 століття французьким вченим «мисливцем за кометами» Чарльзом Месьє, і носить його ім'я Месьє 54.

Більше двох століть вчені помилково вважали, що М54 є таким же скупченням, як усі інші в Чумацькому Шляху, але в 1994 було виявлено, що це зоряне скупчення відноситься до іншої галактики - карликової еліптичної галактики в Стрільці. Було також встановлено, що цей об'єкт знаходиться на відстані 90 000 світлових років від Землі, а це більш ніж утричі більше, ніж відстань між Сонцем та центром галактики.

В даний момент астрономи спостерігають за М54 за допомогою телескопа VLT Survey, намагаючись вирішити одне з найзагадковіших питань сучасної астрономії щодо наявності літію в зірках.

На цьому знімку Ви бачите не тільки сам кластер, а й дуже густий передній план, який складається з зірок Чумацького Шляху. Фото ESO.

Раніше астрономи мали змогу визначити зміст літію лише у зірках Чумацького Шляху. Однак тепер дослідницька команда під керівництвом Алессіо Муккіареллі (Alessio Mucciarelli) з Болонського Університету використовувала VLT Survey для того, щоб виміряти вміст літію в позагалактичному зоряному скупченні М54. Дослідження показало, що кількість літію в старих зірках М54 не відрізняється від зірок Чумацького Шляху. Тому, куди б не пропав літій, Чумацький Шлях тут зовсім не до чого.

металевий літій

Літій - найлегший метал, у 5 разів легший за алюміній. Свою назву літій отримав через те, що був виявлений у «камінні» (грец. λίθος – камінь). Назву було запропоновано Берцеліусом. Це один із трьох елементів (крім водню та гелію), який утворився в епоху первинного нуклеосинтезу після Великого Вибуху, ще до народження зірок. З того часу його концентрація у Всесвіті практично не змінюється.

Літій по праву можна назвати найважливішим елементом сучасної цивілізації та розвитку технологій. У минулому та позаминулому століттях критеріями розвитку індустріальної та економічної могутності держав були показники виробництва найважливіших кислот та металів, води та енергоносіїв. У 21 столітті літій міцно і надовго увійшов до списку таких показників. Сьогодні літій має винятково важливе економічне та стратегічне значення у розвинених індустріальних країнах.

Вивчаючи нову зірку Nova Delphini 2013 (V339 Del), астрономи змогли виявити хімічного попередника літію, зробивши таким чином перші прямі спостереження процесів утворення третього за рахунком елемента періодичної таблиці - які передбачалися лише теоретично.

«Досі вчені не мали прямих підтверджень спостереженнями освіти літію в нових зірках, однак після проведення нашого дослідження, ми можемо стверджувати, що такі процеси мають місце», - сказав головний автор нової наукової роботи Акіто Таїтсу з Національної обсерваторії Японії.

Вибухи нових зірок відбуваються, коли в тісній подвійній зірковій системі матерія перетікає від однієї зі складових її зірок на поверхню зірки-компаньйона - білого карлика. Неконтрольована термоядерна реакція викликає різкий сплеск світності зірки, що, своєю чергою, призводить до утворення більш важких, ніж водень і гелій, елементів, що у значних кількостях усередині більшості зірок Всесвіту.

Одним з хімічних елементів, що утворюються внаслідок такого вибуху, є поширений ізотоп літію Li-7. У той час як більша частина важких хімічних елементів формується в ядрах зірок і у вибухах наднових, Li-7 є надто крихким елементом, що не витримує високих температур, що підтримуються в більшості зіркових ядер.

Деяка частина літію, що є у Всесвіті, утворилася внаслідок Великого Вибуху. Крім того, деякі кількості літію могли утворитися в результаті взаємодії космічних променів із зірками та міжзоряною речовиною. Однак ці процеси не пояснюють надто великих кількостей літію, присутніх у Всесвіті на сьогоднішній день.

У 1950-ті роки. вчені припустили, що літій у Всесвіті може утворюватися з ізотопу берилію Be-7, який формується біля поверхні зірок і може бути перенесений в космічний простір, де знижується вплив високих температур на матеріал, і літій, що знову утворюється, залишається в стабільному стані. Однак до сьогодні спостереження із Землі літію, що утворився поблизу поверхні зірки, були досить важким завданням.

Таїтсу та його команда використали для своїх спостережень телескоп Subaru, розташований на Гаваях. За час спостережень команда чітко зафіксувала, як нуклід Be-7, що має період напіврозпаду 53 дні, перетворювався на Li-7.

Вченим вдалося отримати та зареєструвати молекулу літій-гелію LiHe. Це одна з найтендітніших відомих молекул. А її розмір більш ніж у десять разів перевищує розмір молекул води.

Як відомо, нейтральні атоми і молекули можуть утворювати один з одним більш-менш стійкі зв'язки трьома способами. По-перше, за допомогою ковалентних зв'язків, коли два атоми поділяють одну або кілька загальних електронних пар. Ковалентні зв'язки - найсильніші із трьох. Характерна енергія їхнього розриву дорівнює зазвичай кільком електрон-вольтам.

Помітно слабші ковалентні водневі зв'язки. Це тяжіння, що виникає між зв'язаним атомом воднем та електронегативним атомом іншої молекули (зазвичай таким атомом є кисень або азот, рідше за фтор). Незважаючи на те, що енергія водневих зв'язків у сотні разів менша, ніж ковалентних, саме вони багато в чому визначають фізичні властивості води, а також відіграють найважливішу роль в органічному світі.

І нарешті, найслабшою є так звана ван-дер-ваальсова взаємодія. Іноді його називають дисперсним. Воно виникає в результаті дипольної взаємодії двох атомів або молекул. При цьому диполі можуть бути як властиві молекулам (наприклад, дипольний момент є у води), так і індукуватися в результаті взаємодії.

Характерна енергія ван-дер-ваальсового зв'язку - одиниці кельвін (електрон-вольт, згадуваний вище, відповідає приблизно 10 000 кельвін). Найслабшою з ван-дер-ваальсових є зв'язок між двома індукованими диполями. Якщо є два неполярні атоми, то в результаті теплового руху у кожного з них є якийсь осцилюючий випадковим чином дипольний момент (електронна оболонка як би трохи тремтить щодо ядра). Ці моменти, взаємодіючи один з одним, в результаті мають переважно такі орієнтації, щоб два атоми почали притягуватися.

Найбільш інертним із усіх атомів є гелій. Він не вступає в ковалентні зв'язки з жодним іншим атомом. При цьому і величина його поляризуемості дуже мала, тобто дисперсні зв'язки йому утворювати складно. Є, однак, одна важлива обставина. Електрони в атомі гелію настільки сильно пов'язані ядром, що його можна, не побоюючись виникнення сил, що відштовхують, підносити дуже близько до інших атомів - аж до відстані порядку радіусу цього атома. Дисперсні ж сили зростають із зменшенням дистанції між атомами дуже швидко – назад пропорційно до шостого ступеня відстані!

Звідси народилася ідея: якщо зблизити два атоми гелію один з одним, то між ними все-таки виникне тендітний ван-дер-ваальсовий зв'язок. Це дійсно вдалося реалізувати в середині 1990-х, хоча й зажадало значних зусиль. Енергія такого зв'язку становить лише 1 мК, і молекула He 2 була зареєстрована в незначних кількостях у надохолоджених струменях гелію.

При цьому властивості молекули He 2 багато в чому є унікальними і незвичайними. Так, наприклад, її розмір становить близько 5 нм! Для порівняння, розмір молекули води – близько 0,1 нм. При цьому мінімум потенційної енергії молекули гелію припадає на значно меншу відстань - близько 0,2 нм; проте, більшу частину часу - близько 80% - атоми гелію в молекулі проводять у режимі тунелювання, тобто в області, де в рамках класичної механіки вони знаходяться не могли б.

Наступний за розмірами після гелію атом – це літій, тому після отримання молекули гелію, природним стало вивчення можливості зафіксувати зв'язок між гелієм та літієм. І ось, нарешті, вченим вдалося зробити і це. У молекули літій-гелію LiHe енергія зв'язку вище, ніж у гелій-гелію – 34±36 мК, а відстань між атомами навпаки менша – близько 2,9 нм. Однак і в цій молекулі атоми більшу частину часу перебувають у класично заборонених станах під енергетичним бар'єром. Цікаво, що потенційна яма для молекули LiHe настільки мала, що вона може існувати тільки в одному коливальному енергетичному стані, що є правда розщепленим через спину атома 7 Li дублетом. Її константа обертання настільки велика (близько 40 мК), що збудження обертального спектра призводить до руйнування молекули.

Brett Esry/Kansas State University

Поки що отримані результати цікаві лише з фундаментальної точки зору. Проте вже викликають інтерес для суміжних галузей науки. Так, гелієві кластери з багатьох частинок можуть стати інструментом вивчення ефектів запізнення у вакуумі Казимира. Вивчення гелій-гелія взаємодії важливе і для квантової хімії, яка могла б на цій системі тестувати свої моделі. І, звичайно, не викликає сумнівів, що вчені вигадають й інші цікаві та важливі програми для таких екстравагантних об'єктів як молекули He 2 та LiHe.

МОСКВА, 6 лютого - РІА Новини.Російські та зарубіжні хіміки заявляють про можливість існування двох стабільних сполук самого "ксенофобського" елемента – гелію, та експериментально підтвердили існування одного з них – геліду натрію, йдеться у статті, опублікованій у журналі Nature Chemistry.

"Дане дослідження демонструє, як цілком несподівані явища можуть бути виявлені за допомогою найсучасніших теоретичних та експериментальних методів. Наша робота вкотре ілюструє, наскільки мало на сьогоднішній день ми знаємо про вплив екстремальних умов на хімію, та роль таких явищ на процеси всередині планет ще треба пояснити", - розповідає Артем Оганов, професор Сколтеха та Московського Фізтеха в Довгопрудному.

Таємниці благородних газів

Первинна матерія Всесвіту, що виникла через кілька сотень мільйонів років після Великого Вибуху, складалася лише з трьох елементів - водню, гелію та слідових кількостей літію. Гелій і сьогодні є третім за поширеністю елементом світобудови, проте на Землі його зустрічається вкрай мало, і запаси гелію на планеті постійно зменшуються через те, що він випаровується в космос.

Відмінною рисою гелію та інших елементів восьмої групи таблиці Менделєєва, яких вчені називають "шляхетними газами", є те, що вони вкрай неохоче - у разі ксенону та інших важких елементів - або в принципі як неон не здатні вступати в хімічні реакції. Існує лише кілька десятків сполук ксенону та криптону з фтором, киснем та іншими сильними окислювачами, нуль сполук неону та одна сполука гелію, виявлена ​​експериментальним шляхом у 1925 році.

Ця сполука, об'єднання протона і гелію, не є справжньою хімічною сполукою у строгому розумінні цього слова – гелій у даному випадку не бере участі в утворенні хімічних зв'язків, хоч і впливає на поведінку атомів водню, позбавлених електрона. Як раніше припускали хіміки, "молекули" цієї речовини мали зустрічатися в міжзоряному середовищі, проте за останні 90 років астрономи так і не виявили їх. Можливою причиною цього є те, що даний іон вкрай нестабільний та руйнується при контакті з майже будь-якою іншою молекулою.

Артем Оганов та його команда задумалися, чи можуть з'єднання гелію існувати за екзотичних умов, про які земні хіміки замислюються вкрай рідко – за надвисоких тисків та температур. Оганов та його колеги досить давно вивчають подібну "екзотичну" хімію і навіть розробили спеціальний алгоритм для пошуку речовин, що існують у таких умовах. За його допомогою вони виявили, що в надрах газових гігантів та деяких інших планет може існувати екзотична ортокутна кислота, "неможливі" версії звичайної кухонної солі, та низка інших сполук, що "порушують" закони класичної хімії.

Використовуючи цю саму систему, USPEX, російські та зарубіжні вчені виявили, що при надвисоких тисках, що перевищують атмосферне в 150 тисяч і мільйон разів, існує одразу дві стабільні сполуки гелію – гелід натрію та оксигелід натрію. Перше з'єднання складається з двох атомів натрію та одного атома гелію, а друге - з кисню, гелію та двох атомів натрію.

Атом на алмазній ковадлі

І той, і інший тиск можна легко отримати за допомогою сучасних алмазних ковадлів, що й зробили колеги Оганова під керівництвом іншого росіянина — Олександра Гончарова з Геофізичної лабораторії у Вашингтоні. Як показали його досліди, гелід натрію формується при тиску приблизно 1,1 мільйона атмосфер і залишається стабільним як мінімум до 10 мільйонів атмосфер.

Що цікаво, гелід натрію схожий за своєю структурою та властивостями на солі фтору, "сусіда" гелію за періодичною таблицею. Кожен атом гелію в цій "солі" оточений вісьмома атомами натрію, подібно до того, як влаштований фторид кальцію або будь-яка інша сіль плавикової кислоти. Електрони в Na2He "притягнуті" до атомів так сильно, що ця сполука, на відміну від натрію, є ізолятором. Подібні структури вчені називають іонними кристалами, оскільки електрони займають у них роль і місце негативно заряджених іонів.

"Відкрите нами з'єднання дуже незвичайне: хоча атоми гелію безпосередньо не беруть участь у хімічному зв'язку, їхня присутність фундаментально змінює хімічні взаємодії між атомами натрію, сприяючи сильній локалізації валентних електронів, що робить отриманий матеріал ізолятором", - пояснює Сяо Дун (Xiao Нанканя у Тяньцзіні (Китай).

Інша сполука - Na2HeO - виявилася стабільною в діапазоні тисків від 0,15 до 1,1 мільйона атмосфер. Речовина також є іонним кристалом і має схоже на Na2He будову, тільки роль негативно заряджених іонів у них грають не електрони, а атоми кисню.

Що цікаво, решта лужних металів, що мають більш високу реактивність, набагато менш охоче утворюють сполуки з гелієм при тисках, що перевищують атмосферне не більше ніж у 10 мільйонів разів.

Оганів і його колеги пов'язують це з тим, що орбіти, якими рухаються електрони в атомах калію, рубідії і цезію, помітним чином змінюються при підвищенні тиску, чого з натрієм, з поки що не зрозумілих причин, не відбувається. Як вважають вчені, гелід натрію та інші подібні речовини можуть зустрічатися в ядрах деяких планет, білих карликів та інших зірок.