Héliure de disodium

L'héliure de disodium est un composé chimique du sodium et de l'hélium, de formule Na2He. D'abord prédit théoriquement à l'aide du code USPEX[5], ce composé est synthétisé dans une cellule à enclumes de diamant en 2016 et sa découverte annoncée en 2017[2],[6].

Na2He
Identification
Synonymes

composé de disodium et d'hélium[1]
No CAS 1562370-74-4[1]
Apparence probablement transparent en lumière visible[2]
Propriétés chimiques
Formule HeNa2Na2He
Masse molaire[3] 49,982 141 ± 2,0E−6 g/mol
He 8,01 %, Na 91,99 %,
Propriétés physiques
T° fusion 4 593,14 °C ± 300 à 200 GPa (calculé)[4]
Masse volumique 4,60 g·cm-3 à 200 GPa (calculé)[4]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Qualifié d'héliure de disodium, Na2He est en fait un électrure, dont la formule peut être écrite (Na+)2He(2e−) où (2e−) est un doublet électronique (deux électrons appariés, de spins opposés). Il cristallise dans le système cubique.

Formation

Na2He peut être formé au-dessus d'une pression de 113 GPa et à une température supérieure à 1 500 K par réaction entre du sodium et de l'hélium :

2 Na + He → Na2He.

À ces ordres de grandeur de température et de pression, Na2He se sépare du milieu réactionnel constitué de sodium et d'hélium liquides en cristallisant[2].

Propriétés

Na2He n'est pas un composé d'inclusion mais un électrure stable à partir de 113 GPa. Parmi les métaux alcalins sans considération du francium, seuls le lithium et le sodium devraient former des électrures avec l'hélium. À haute pression le sodium est le plus réactif de ces métaux et réagit ainsi plus facilement avec l'hélium : aucun composé stable d'hélium et de potassium, rubidium ou césium ne devrait exister en dessous de 1 000 GPa et un de lithium devrait exister uniquement à partir de 780 GPa[2].

Cristallographie

La structure cristalline de Na2He est analogue à celle de la fluorine CaF2 (He jouant le rôle de Ca et Na celui de F)[2] :

Notes et références

Notes
  1. Un cube ayant 8 sommets (communs chacun à 8 cubes) et 6 faces (communes chacune à 2 cubes), les atomes d'hélium sont bien au nombre de par maille conventionnelle.
  2. Les sites tétraédriques ont pour coordonnées (en prenant pour unité la longueur a des arêtes) : il y a bien 8 possibilités, autant que d'ions Na+ dans la maille conventionnelle.
  3. Un cube ayant 12 arêtes (communes chacune à 4 cubes), les doublets électroniques sont bien au nombre de par maille conventionnelle.

Références
  1. (en) « Helium Sodium Compound - May 1, 2017 », sur cas.org.
  2. (en) Xiao Dong, Artem R. Oganov, Alexander F. Goncharov, Elissaios Stavrou, Sergey Lobanov, Gabriele Saleh, Guang-Rui Qian, Qiang Zhu, Carlo Gatti, Volker L. Deringer, Richard Dronskowski, Xiang-Feng Zhou, Vitali B. Prakapenka, Zuzana Konôpková, Ivan A. Popov, Alexander I. Boldyrev et Hui-Tian Wang, « A stable compound of helium and sodium at high pressure », Nature Chemistry, vol. 9, no 5,‎ , p. 440–445 (ISSN 1755-4349, DOI 10.1038/nchem.2716, lire en ligne, consulté le ).
  3. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  4. (en) Md Zahidur Rahaman, Md Lokman Ali et Md Atikur Rahman, « Pressure dependent mechanical and thermodynamic properties of newly discovered cubic Na2He », arXiv:1707.02704 [cond-mat],‎ (lire en ligne, consulté le ).
  5. (en) « Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography » (consulté le ).
  6. (en) Maosheng Miao, « Helium Chemistry: React with nobility », Nature Chemistry, vol. 9, no 5,‎ , p. 409–410 (ISSN 1755-4349, DOI 10.1038/nchem.2768, lire en ligne, consulté le ).

Voir aussi
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