Helio. La niñera iónica

Investigadores de la Universidad Estatal de California (CSUN) y de la Universidad de Buffalo han dado una explicación teórica de cómo el helio puede formar compuestos sólidos estables, basándose en la síntesis de unos compuestos de helio y sodio bajo presión, realizada por otro grupo en 2017.

La investigación también sugiere que el gas podría ser encontrado en el manto terrestre, lugar que siempre se había descartado debido a que no se conocía ninguna química que pudiera contener al helio en dicho entorno.

Como ya hemos dicho, el trabajo fue inspirado por la síntesis por otro grupo de un compuesto de helio y sodio. Mao-sheng Miao, profesor de la CSUN, nos explica que aunque dicha reacción se probó experimentalmente, el grupo de Miao no entendía por qué podía darse la reacción. Ahora sí: “El helio es una buena niñera”.

“Proponemos que hay una fuerza general que conduce al helio a reaccionar con compuestos iónicos cuando dichos compuestos poseen una cantidad diferente de iones positivos y negativos. Como resultado, estabiliza lo que normalmente sería una situación inestable, parecido a cuando una niñera hace de mediadora cuando tus niños no se llevan bien.”

Según Eva Zurek, profesora de la universidad de Buffalo, el estudio es especialmente interesante debido a la consideración que siempre ha existido de que el helio no es reactivo. “Nuestra investigación ilustra un nuevo mecanismo mediante el que el helio puede reaccionar con otras especies bajo presión para formar compuestos. Aún más, predecimos nuevos conjuntos de compuestos que podrían reaccionar con el helio que no fueron estudiados en el trabajo original.”

El helio como “niñera”

Cuando un compuesto contiene una cantidad diferente de cargas iónicas positivas y negativas, la repulsión entre átomos con misma carga puede provocar que el compuesto bajo presión sea inestable.

Ahí es dónde actúa el helio, “como una especie de niñera”, según Miao.

“Los elementos químicos se unen para formar un compuesto, como una familia. Pero como en cualquier familia, no todo el mundo se lleva bien; En este caso porque tienes demasiados iones positivos o negativos.”

“Ahora apliquemos presión para que este compuesto se dé, que sería como poner a la familia en un coche muy pequeño. Ya sabes lo que ocurre cuando fuerzas a tus niños a sentarse juntos en los asientos traseros de un coche pequeño, no siempre se llevan bien, hay riñas y empujones. El helio es la niñera es este coche químico. Se sienta entre los niños para ayudarles a que se lleven bien, pero realmente no es parte de la familia.”

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Credit: Bob Wilder/ University at Buffalo

En el caso de compuestos químicos el helio no forma ningún tipo de enlace químico con los átomos vecinos. En vez de eso se inserta entre los otros elementos del compuesto para mantenerlo estable.

Entre los nuevos compuestos con helio propuestos en el trabajo podemos encontrar uno de fluoruro de magnesio, y otro de fluoruro de calcio por ejemplo.

¿Más helio en la tierra?

Las “reservas” de helio en la Tierra se están agotando lentamente. Según Miao, si la teoría de su grupo es correcta, su trabajo no sólo sirve para obtener nuevas ideas del rol del helio en compuestos químicos, también nos podría dar pistas de dónde podríamos encontrar más.

“Nuestro trabajo revela que el helio es propenso a reaccionar con una amplia gama de compuestos iónicos incluso a presiones bajas, lo que implica que podría haber mucho más en la Tierra de lo que nos imaginamos. Como la mayoría de minerales en la tierra tienen una cantidad diferente de iones cargados positivos y negativos, nuestro trabajo sugiere que grandes cantidades de helio podrían estar almacenadas en el manto terrestre.”

Para más información:

Z. Liu, J.Botana, A. Hermann, S. Valdez, E. Zurek, D. Yan, H. Lin, M. Miao. Reactivity of He with ionic compounds under high pressure. Nature Communications 9, Article number: 951 (2018)

 

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