Eis um fato popular das aulas de química do ensino médio: átomos de hélio não interagem com outros átomos para criar compostos. Bom, esse fato talvez precisa de uma reavaliação.
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Uma equipe internacional de cientistas acredita ter criado um composto de hélio estável, ou seja, feito de átomos de hélio e sódio juntos. A descoberta seria maluca, não apenas pelo modo como vai contra alguns de nossas suposições básicas de química, mas por também ajudar os cientistas a entenderem melhor a maneira como os átomos agem em centros de alta pressão de planetas gigantes de gás.
“A química se modifica quando você aplica pressão alta, e isso pode ser alcançado dentro de nosso planeta e em planetas diferentes, como Saturno”, contou ao Gizmodo Ivan Popov, doutorando na Universidade Estadual de Utah. “Mas isso [química envolvendo hélio] muda tudo.” Já foi mostrado como outros gases nobres, como o xenônio e o argônio, se ligam com o magnésio sob pressões altas.
Então, lição de química: átomos são núcleos centrais de carga elétrica positiva cercados por elétrons de carga negativa. Quanto mais prótons positivos no núcleo, mais elétrons o átomo pode segurar. Os elétrons são organizados em camadas, chamadas de níveis eletrônicos. Os átomos se ligam compartilhando elétrons em seus subníveis mais externos, mas, se esse subnível está completo, normalmente eles não vão se ligar. Gases nobres como o hélio ou o néon são átomos com níveis externos completos, então a ligação para eles é como tentar dar as mãos para alguém que já está carregando um par de bolas de boliche. É por isso que o resultado desse novo estudo é tão interessante, caso se sustente.
“Ad hoc, parece bem maluco”, me disse Reinhard Boehler, pesquisador do Carnegie Institute for Science, de Washington, DC, pela janela de seu carro, quando descrevi para ele os resultados do estudo.
Em seu estudo, os pesquisadores encheram uma cavidade entre um par de diamantes com gás hélio e cristais de sódio e espremeram os átomos com pressões super altas. O composto que resultou disso foi um arranjo sólido de átomos de sódio e hélio que se variavam em formato de cubo, com elétrons compartilhados entre eles. “Não é uma ligação de verdade” no sentido das ligações iônicas e covalentes sobre as quais você ouviu falar nas aulas de química, explicou Popov. “Mas (o hélio) estabiliza a estrutura. Se você tirar os átomos de hélio, a estrutura não será estável.”
À esquerda, os átomos rosas são de sódio e os brancos, de hélio. À direita, os cubos representam o hélio e o sódio, enquanto os pontos vermelhos representam os elétrons compartilhados. Imagem: Ivan Popov/Utah University
Se isso soa familiar, pode ser porque, na semana passada, pesquisadores anunciaram que haviam produzido um hidrogênio metálico usando uma configuração experimental de alta pressão muito similar — embora outros cientistas tenham tido muitas dúvidas sobre esse resultado. Desta vez, no entanto, pelo menos um cientista achou os resultados mais convincentes. “Isso é muito mais sólido”, disse Henry Rzepa, professor do Imperial College, em Londres, que estava inicialmente cético quando lhe contei sobre o estudo. “Esse composto de hélio é um avanço.” Ele apontou que, é claro, outros cientistas precisariam fazer experimentos parecidos para verificarmos se o composto de hélio de fato havia sido encontrado.
Rzepa também notou que esse composto não é uma mistura padrão de elementos ligados que se aprende nas aulas de química, mas um “electreto”. Tais moléculas consistem de elétrons dispersos dentro de uma estrutural de cristal, mas a estrutura em si é bem misteriosa para a gente. “Suspeitávamos há muito tempo que uma química tão diferente, controlada por regras bastante diferentes, devia existir sob condições extremas como as de pressões ultra-altas”, disse. “Isso (o composto de sódio-hélio) oferece um vislumbre tentador dentro dessa nova fronteira da química.”
Isso significa que esses compostos não terão muita utilidade na Terra e só podem existir sob condições estranhas como as encontradas no centro de planetas gigantes de gás como Júpiter e Saturno. O composto de hélio-sódio poderia, portanto, nos dar um conhecimento sobre como a química pode ser dentro desses outros planetas, escreveram os autores do estudo, já que esses planetas têm bastante hélio.
Então, pelo menos um par de olhos achou que esse composto esquisito pode realmente existir. Atualizaremos a publicação se ouvirmos qualquer opinião contrária.