Przewidywania tlenku helu schwytanego w pole elektryczne dwóch
Transkrypt
Przewidywania tlenku helu schwytanego w pole elektryczne dwóch
Przewidywania tlenku helu schwytanego w pole elektryczne dwóch cząsteczek LiF Pierwiastek hel (He) to klasyczny gaz szlachetny którego atom wykazuje rekordowe wielkości dla wielu właściwości fizykochemicznych. Mając tylko dwa elektrony na zamkniętej powłoce 1s He jest najmniejszym, najsłabiej polaryzowalnym, najtrudniejszym do zjonizowania, i najbardziej elektroujemnym znanym atomem. Gazowy hel uwaŜany jest za ‘gaz idealny’ i uŜywany jako standard ściśliwości i ciśnienia. Nasza percepcja pierwiastka helu kształtowana jest przez obrazy bezbarwnego chłodziwa, ultra-zimnej i łatwo wrzącej cieczy, która pod ciśnieniem atmosferycznym nie krystalizuje nawet w temperaturze zera bezwzględnego lecz łatwo zamienia się w gaz uciekający z ziemskiego pola grawitacyjnego. Ciekły hel wrzący w temperaturze 4.2 K (–269 oC). W konsekwencji posiadania zamkniętej powłoki elektronowej hel jest bardzo niereaktywny: nienaładowane cząsteczki zawierające chemicznie związany hel nie były nigdy zsyntezowane. W przeszłości teoretycy próbowali przewidywać róŜne obojętne elektrycznie układy zawierające atom helu, ale bez większego sukcesu; albo posiadały one bardzo słabe wiązania chemiczne do atomu helu (na granicy silnych oddziaływań polaryzacyjnych, jak dla He…BeO) albo ich szacowany czas Ŝycia nie przekraczał zakresu nanosekund (10–9 s, jak dla HHeF). Polski chemik, Wojciech Grochala z Uniwersytetu Warszawskiego, zbadał teraz teoretycznie cząsteczkę tlenku helu umieszczoną w środku “ferroelektrycznej wnęki” złoŜonej z dwóch równoległych dipoli LiF. Grochali udało się przewidzieć z uŜyciem metod mechaniki kwantowej, ze mała cząsteczka (HeO)(LiF)2 powinna być płaska i zawierać spolaryzowaną grupę Heδ+Oδ–. Obliczenia sugerują, Ŝe jest ona metastabilna: dystorsje mogące zniszczyć jej integralność powinny być jednak zahamowane w niskich temperaturach (poziomy oscylacyjne znajdują się w lokalnej studni potencjału). Obliczone właściwości elektryczne “motylkowej cząsteczki” (HeO)(LiF)2: linie pola elektrycznego – granat, poziomice potencjału elektrostatycznego – od czerwieni, przez pomarańcz, Ŝółć, zieleń, do jasnoniebieskiego; powierzchnia zerowego potencjału – brązowo-czerwona. Synteza (HeO)(LiF)2 lub podobnych nienaładowanych cząsteczek przełamałaby mit niereaktywności helu. Publikacja “Metastable He–O bond inside a ferroelectric molecular cavity: (HeO)(LiF)2” ukaŜe się w Physical Chemistry Chemical Physics w zeszycie tematycznym “Predicting New Molecules by Quantum Chemical Methods” DOI:10.1039/C2CP42321A.