世界上最複雜的化合物?門捷列夫周期表的最右一列是一個特殊的“單身狗”家族，它們被稱為惰性氣體，包括氦、氖、氩、氪、氙、氡，和最新合成的Uuo7種元素它們的化學性質很不活潑，一般不與其他元素發生化學反應，在自然狀态下都以單質形态存在此前，化學家們陸續合成了幾種惰性氣體的化合物，但最難攻克的氦（He）化合物仍處于理論階段近日發表在《自然》雜志的一篇論文宣布，包括南開大學、南京大學、西北工業大學、中科院固體物理研究院、北京高壓先進科研中心的一個國際團隊以113Gpa(1Gpa=1000000千帕，标準大氣壓約為101千帕)的高壓成功迫使He“脫單”，形成在熱力學上穩定的鈉氦化合物Na₂He，接下來我們就來聊聊關于世界上最複雜的化合物?以下内容大家不妨參考一二希望能幫到您!

世界上最複雜的化合物

門捷列夫周期表的最右一列是一個特殊的“單身狗”家族，它們被稱為惰性氣體，包括氦、氖、氩、氪、氙、氡，和最新合成的Uuo7種元素。它們的化學性質很不活潑，一般不與其他元素發生化學反應，在自然狀态下都以單質形态存在。此前，化學家們陸續合成了幾種惰性氣體的化合物，但最難攻克的氦（He）化合物仍處于理論階段。近日發表在《自然》雜志的一篇論文宣布，包括南開大學、南京大學、西北工業大學、中科院固體物理研究院、北京高壓先進科研中心的一個國際團隊以113Gpa(1Gpa=1000000千帕，标準大氣壓約為101千帕)的高壓成功迫使He“脫單”，形成在熱力學上穩定的鈉氦化合物Na₂He。

所有惰性氣體元素外層的s軌道和p軌道電子數都已滿，因而很難與其他原子共用電子對形成化合物。直到20世紀，化學家們都認為惰性氣體化合物并不存在，這也是惰性氣體名字的由來。

美國化學家萊納斯·鮑林（Linus Pauling）在1933年時預測，原子序數較大的惰性氣體元素有可能與氟和氧生成不穩定的化合物。這是由于，原子序數較大的惰性氣體元素的外層電子距離原子核較遠，電離能較小，更容易掙脫束縛。現在，氙，氪和氡等元素已經在超高壓下形成新化合物。然而，惰性氣體家族的老大氦，不同于其他惰性氣體元素外層有8個電子，它隻有2個電子，電子親和能幾乎為零，電離能非常高，此前氦的化合物隻在理論上存在，在過往實驗中，He在高達800Gpa的壓強下也未能與氧或氟發生化學反應。

既然最活潑的幾個非金屬元素都不行，這次，研究者們決定嘗試一下最活潑的金屬之一，Na，能不能讓“萬年單身狗”He“脫單”。這個國際團隊，除了前述的5家中國科研機構外，還包括12家外國機構，它們來自美國、俄羅斯、意大利和德國。研究者們首先運用晶體結構預測軟件USPEX計算Na-He結構在極端條件下的熱力學穩定性，并預測出Na₂He這個結構在160Gpa以上的壓強下将比其他可能的化合結構具有更好的熱力學穩定性。

計算不同壓強下Na-He結構的熱力學穩定性。

為了驗證這個猜想，研究者們在金剛石對頂砧裝置上将鈉載入氦媒介，把壓強加到155Gpa，成功得到了一個全新的化合物：Na₂He。這個鈉氦化合物呈螢石（CaF₂）型結構，在壓強超過113Gpa時能夠保持穩定。在140Kpa下，實驗發現Na₂He的熔點要比純Na要高。

所謂螢石型結構，是一種面心立方結構。由下圖的球棍模型可以發現，He填充在8個Na組成的小立方體中心。那麼，Na和He是靠什麼連接在一起的呢？研究者發現，Na₂He是一種電子晶體，并不是由傳統意義上的化學鍵連接的。随着He插入到Na中，對電子雲産生了推力，将共價電子對固定在特定區域，一種八中心兩電子的穩定結構由此形成。

CHU 的球棍模型。粉色球代表鈉原子，灰色球代表氦原子。

Na2He的多面體模型。Na8立方體一半被氦原子（圖中的多面體）填充，一半被共價電子（圖中的紅點）填充。

目前，這個突破性的全新化合物還需要得到其他獨立實驗的重複驗證。事實上，即使它被重複驗證，暫時我們也很難看到它在實際生活中的用武之地——畢竟，113Gpa是個非常極端的條件。

這個研究最大的價值，在于又一次為我們展現了在一些極端條件下物質所産生的奇妙變化，這些奇妙變化要遠遠超出高中化學課本，屬于一個我們可能難以想象的世界——譬如地球的最核心，或者外太空。

參與研究的猶他州州立大學學者Ivan Popov對媒體說道：“當施加高壓時，化學會發生變化，這可以在地球内部或土星等其他行星上實現。但這絕對是一次改變教科書的創舉。”

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