Kapat

Bir soy gaz olan helyumun bileşik yaptığı keşfedildi

Birçoğumuzun ortaokul veya lise yıllarından soy gazların bileşik oluşturmayacağı mutlaka aklında kalmıştır. Kimi zaman eğitimcilerimiz “bazı araştırmacıların helyumun en azından teorik olarak bağ kurabileceğini düşündüğünü” belirtmişse de, bunun ne anlam taşıdığına çok azımız aşikarız. Yürütülen bir çalışma, tepkimeye girmesi en zor element olarak bilinen helyuma karşı bakış açımızı değiştireceğe benziyor.

Soy gaz nedir?

Asal gazlar olarak da adlandırılan soy gazlar periyodik tabloda 8A grubunda bulunurlar. Doğada altı adet soy gaz vardır ve helyum bunlardan biridir. Soy gazlar, elektron dağılımlarındaki son enerji seviyeleri dolu olmasından dolayı elektron alışverişine karşı olumsuz tepki verirler. Bu sebepten dolayı bağ yapmazlar. Kaynama noktaları çok düşük olmakla birlikte elektronegatiflikleri de çok azdır. 1 atm basınçta ve oda sıcaklığında gaz halinde bulunurlar. Aynı zamanda kokusuz ve renksizdirler.

Helyum, oda sıcaklığında ve 1 atm basınçta tepkime aktivitesi en az olan bir gazdır. Sıfır kelvin sıcaklıkta dahi katılaşmadığı bilinen tek elementtir. Öylesine hafiftir ki atmosferden uzaya sızabilme özelliğine sahiptir.

Helyum, bileşik oluşturabiliyor!

Araştırmacılar 2017’de helyum ve sodyum elementlerinden oluşan ve kristale benzeyen bileşikleri keşfetmişlerdi. Fakat nasıl oluşum sağladıklarıyla ilgili bir açıklama getirememişlerdi. 2018’de başka bilim insanları bu durumu açıkladılar: Helyum, kimyasal bağ olmaksızın diğer atomlarla birleşmeyi başarıyor!

Helyum bileşik yaparken, itici yükler arasında bir tampon görevi görerek pozitif yüklü atomları birbirinden ayırıyor.Rusya’da bulunan Skolkovo Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde helyum bileşiklerini keşfeden ve bir kimyager olan grubunun lideri Artem Oganov “Bir açıklama önerisinde bulundular ve benim de hoşuma gitti. Bu modelin öngörü gücü oldukça yüksek ve bugüne kadar incelediğimiz tüm gözlemleri de açıklıyor.” şeklinde konuştu.

Helyum atomu

Araştırmacılar daha önce helyum atomunun diğer atomlarla bileşik yapmasını pek olası bulmuyorlardı. Sebebi ise iki adet protona sahip olan helyumun, tek enerji seviyesini dolduran bu elektronlardan vazgeçmek istememesidir. Doğada herşey kararlı halde olmak ister. Helyumun kararlı olduğu hali ise son enerji seviyesinin dolu olduğu halidir.

Nature Communications dergisinde makalesi yayınlanan araştırmacı kimyager Maoshen Miao ise şunları söylemektedir: “Helyum ve sodyum atomlarını bir araya getirip Dünya’nın basıncı en yüksek noktasındaki yani merkezindeki gibi sıkıştırırsanız, sodyum helyumla reaksiyona girebilir ve kararlı bileşikler oluşturabilir.”

Yeteri kadar basınca sahip ortamda sodyum atomundaki elektronlar sıkıştırılabilir ve pozitif yüklü iyonlara dönüştirilebilir. Sonrasında ise iyonlar birbirlerini itmeye başlar.

Miao ve diğer kimyagerler, helyum atomlarının sodyum iyonları arasında gelip yerleştiği durumda artı yükler arasındaki uzaklığın artacağını ve itici enerjinin azalarak maddeyi dengeleyeceğini düşündüler. Cornell Üniversitesi’nde araştırmacı olan Roald Hoffmann bunun için “Çok akıllıca bir iş.” yorumunda bulundu.

Varsayımlarına dayanarak, Miao’nun ekibi her bir atomu kontrol altına alan kuantum mekanik yasaları kullanarak detaylı bilgisayar hesaplamaları yaptılar ve gerçek anlamda bu tür bileşiklerin oluşabileceğini keşfettiler. S.U.N.Y. Buffalo Üniversitesi’nde araştırmacı olan Eva Zurek şöyle diyor: “Bu fikrin yapılan hesaplamalarda da doğru sonucu vermesi heyecan verici. Böylece geçmiş dönemde incelenmemiş yeni bileşikler hakkında da tahmin yürütebiliriz.”

Helyum düşünülen kadar inert değil!

Araştırmacılar, helyum atomunun kalsiyum florür ve magnezyum florür kombinasyonlarından oluşan yeni bileşikler oluşturmayı düşünüyorlar. Geçmiş zamanda araştırmacılar helyumun başka elementlerle bğ kurmasının bir yöntemi olmadığını, büyük olasılıkla Dünya’nın mantosundaki kayaların içinde hapsolamayacağını tahmin ediyorlardı. Oganov şöyle diyor: “En az aktifliğe sahip olduğunu düşündüğümüz helyum dahi aslında düşünülen kadar inert değil. Aslında kararlı bileşikler oluşturabilir ve Dünya’nın mantosunda tutunabilir.”

Gelecek zamanda kimyagerler, bu tür sıradan olmayan moleküllerin hangi şartlar altında oluşabileceğini tahmin etmek için daha genel kurallar keşfetmek istiyorlar. Zira yüksek basınçta normal kimya yasalarının büyük miktarı geçerliliğini yitirmektedir. Helyum-sodyum kombinasyonunu keşfeden ekipte bulunan, Almanya RWTH Aachen Üniversitesi’nde araştırmacı olan Richard Dronskowski şöyle diyor: “Bu, enteresan bir kimyasal bağ. Kendinize bir düşünme payı verirseniz eğer herşey tamamen kabul edilebilir görünüyor. Fakat başlangıçta bunu beklemiyorsunuz. Büyüleyici!”

Sizin için önerdiklerimiz:

Fatih Kara

Metalurji ve Malzeme Mühendisi • MalzemeBilimi.Net | Kurucu ve Yönetici • LinkedIn: @fatihkara41 • Instagram: @fatihkara41

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir