“Na2He”是氦的化合物吗？对一篇Nat. Chem.论文以及某百科的质疑

beefly

2017年，南开大学为首的国际合作团队宣称在高压下合成了氦的首个“化合物”Na2He（Dong, et. al. Nature Chem, 9, 440, 2017.）。据称，论文原本投稿给Nature正刊，但是审稿人质疑，打了两年时间嘴仗之后无果，转投给了Nature Chem。在实验中，作者通过高压把He和Na挤到一起，于是宣称合成了“Na2He”化合物。结构图如下：



常逛本站的朋友大概都知道，波函分析是检验成键的唯一标准。例如，英国的Rzepa大爷（大约相当于我们的资深院士）就不相信这是化合物，在自己的blog上质疑这篇文章的结论，并且做了电子密度分析，如下图所示：




链接（大概Rzepa看不上SCI论文吧，这些结果没有发表在学术期刊上）：
https://www.ch.imperial.ac.uk/rzepa/blog/?p=19383
https://www.ch.imperial.ac.uk/rzepa/blog/?p=17413



从图中可以看到，Na，He，以及被高压挤出来的Na价电子明显分布在不同的区域。有点常识都知道，如果Na-He是离子键，那么Na价电子应该分布在He附近，变成He电子的一部分；如果Na-He是共价键，Na价电子应该分布在He、Na之间。显然“Na2He”不属于以上任何一种情况。当然还有一种可能性，会不会是固体金属中存在的金属键呢？由于Na价电子被Na、He原子隔离开了，无法自由流动，显然也不是金属键。结论就是：Na的3s电子在强大压力下背井离乡，宁可“饿死首阳山”，也不愿称臣于氦。


所以，Na2He的合成并未改变氦没有化合物的结论（例如维基百科）。


PS. 受国内一些过度宣传的影响，中文网络里还经常有人宣传什么“氦的首个化合物”（例如“狗屁百科”，一些作者把这里当成自家后花园，胡说八道还不许别人纠正。如，说袋狼是猫科动物，说某女作家是男性，说南开大学是50年代变公立大学的，...导致造谣动动嘴，辟谣累断腿也没用）。前面已经说了，Rzepa不认为Na2He是氦化合物，但是在“狗屁百科”的氦词条中，竟然造假说Rzepa认可Na2He是氦化合物：


其实文献[3]根本没有提到Rzepa。

pal

chaosheng 发表于 2023-6-30 22:48
博主有此疑问，我想是一定没有看过我导师苗茂生后来一篇文章：Reactivity of He with ionic compounds unde ...

这篇文章里感觉He更像是这一种溶剂一样的介质降低静电排斥，顺便fig5a那里的Fe是错误吧

h840473807

电子能在一个空腔形成球形分布（不在原子核周围）还是挺有趣的

chaosheng

博主有此疑问，我想是一定没有看过我导师苗茂生后来一篇文章：Reactivity of He with ionic compounds under high pressure。没有深刻理解什么是“没有化学键的化合物”。实际上，He在这个化合物中的作用是，极大地降低马德龙能，从而极大降低化合物的能量。

sobereva

ABetaCarw 发表于 2023-6-13 11:36
我的关注点有点歪，我在博客讨论区看到了Rzepa也是Multiwfn的用户。

是的
他在blog里不止一次提到Multiwfn。之前还专门写过Multiwfn在Mac上的安装教程

ABetaCarw

我的关注点有点歪，我在博客讨论区看到了Rzepa也是Multiwfn的用户。

北大-陶豫

但是“狗屁百科”是啥，百度百科、搜狗百科、360百科……候选人有点多

ionexchangeC

氢和氦作为高贵的宇宙元素，表示不想参与地球上人类无聊的纷争

Kalinite

“The discovery originates from 17 authors based in 17 different institutions, an impressive illustration of global science and cooperation.”
有点好笑

sobereva

说道He成键，首先想起来HeH+ https://en.wikipedia.org/wiki/Helium_hydride_ion

Na2He从直觉上也没有形成（共价）键的可能，毕竟He那么硬核，那么软的Na何德何能能和He成键

chrinide

He的化合物 目前看有可能通过 核化学 的方法来制备