В течение 140 лет с момента открытия гелия многие ученые настойчиво пытались получить химические соединения этого самого легкого из инертных газов, и вот сейчас благодаря расчетам, проведенным в Варшавском университете, вновь появилась надежда на создание двух новых соединений, содержащих связь гелия с кислородом

Самый инертный и плохо поляризуемый из известных 117 химических элементов – гелий многие годы был одной из сложнейших химических задач для ученых. К сожалению, ученым так и не удалось получить предсказанные молекулы HeBeO и HHeF₂, а также ряд других соединений.

Модель двух химических соединений, содержащих связь гелий-кислород

Две новые молекулярные конструкции, содержащие связь гелия и кислорода, CsFHeO и NMe₄FHeO – производные метастабильного аниона [F– HeO] были теоретически предсказаны в 2005 году учеными под руководством профессора Ху (Hu) из Тайваня. Это предсказание было подтверждено недавно также с помощью квантово-химических расчетов, проведенных группой Войчича Грочалы (Wojciech Grochala) в Варшавском университете.

Комментируя полученные результаты, Грочала рассказал, что «Эти молекулы не на столько необычны, как это может сначала показаться: наша идея заключалась в том, чтобы в попытке создать электрически незаряженную частицу избежать присоединения слабо координированных катионов, таких как Cs+ или NMe₄ + к метастабильной и склонной к распаду частице [F– HeO]. В результате мы добились получения частиц, в которых связь Не-О обладает энергией диссоциации в области синглетной поверхности потенциальной энергии (PES) в полтора раза большей в эВ по сравнению с тетраметиламмониевыми производными».

К сожалению, и в этом случае, кинетическая стабильность молекул остается под вопросом, зависящим от перекрывания синглет-триплетных PES, при сохраняющейся высокой вероятности легкого распада молекулы в расчетных экстремумах энергии. Эти два фактора предполагают ограничения времени жизни подобных молекул, поэтому реальное их обнаружение может быть возможно только при температуре в несколько кельвинов.

«Синтез обеих молекул мы должны начать с получения необычных гипофлуоритов: CsOF и NMe₄OF, находящихся в очень холодной среде жидкого гелия, – рассказывает Грочала. – Далее, лазерное возбуждение связи О-F позволит гелию вступить в химическую реакцию со спектроскопически контролируемым образованием короткоживущих молекул. Безусловно, подобные эксперименты являются сложными и непредсказуемыми, но они вносят свое очарование с современную фундаментальную химию. Несмотря на все предстоящие трудности проведенные теоретические исследования очень нас обнадеживают».

Результаты этих интереснейших исследований будут опубликованы в январе 2009 года в журнале Polish Journal of Chemistry и войдут в число работ, представляемых на Симпозиуме Королевского Химического Сообщества в Лондоне в декабре 2008 года.

Мария Костюкова