إذا كنت تتذكر كتب الكيمياء في المرحلة الثانوية، فإنك ستعرف أن الهيليوم كان عنصرا غريب الأطوار، فهذا الغاز النبيل هو أقل العناصر تفاعلاً في الجدول الدوري، وبفضل غلافه الخارجي المكتمل، تنص المعرفة التقليدية على أن الهيليوم لا يمكنه أن يتفاعل مع الذرات الأخرى، لتكوين مركبات مستقرة.

يتحدى مبادئ الكيمياء

ومع إن عناصر الغازات النبيلة الأخرى أظهرت علامات تكوين مركبات تحت الضغط المتطرف، إلا إن الهيليوم بقي متفرداً بشكل قوي حتى الآن، لكن العلماء أبلغوا عن تكوين أول مركب مستقر مكون من اتحاد الصوديوم والهيليوم، وهو يتحدى بعض الفرضيات الأساسية في الكيمياء الحديثة.

وقد قال أحد أعضاء الفريق، «إيفان بوبوق» من جامعة ولاية أوتا، أن الكيمياء تتغير عندما تطبق الضغط العالي، وهذا يمكن أن يتحقق في داخل الأرض، أو على كواكب مختلفة مثل زحل.

إذا كنت تحتاج لتذكر ما قيل في كتب الكيمياء، فإن الهيليوم هو ثاني أكثر العناصر وفرة في الكون، وهو ينتمي إلى مجموعة من ستة عناصر تسمى الغازات النبيلة، والتي سميت هكذا بسبب «خمولها» الواضح، الذي يمنعها من الارتباط بسهولة بعناصر أخرى، وتكوين مركبات.

وبالرغم من هذه السمعة، فإن بعض هذه الغازات أظهرت علامات على تفاعليتها تحت الظروف المتطرفة، ما جعلنا نقسم الغازات النبيلة إلى مجموعتين، أحدها مجموعة تفاعلية نسبياً، ومجموعة أخرى اعتبرت غير تفاعلية للغاية، ومنها الهيليوم.

ولكن الباحثين وجدوا أربع طرق لمزاوجة الهيليوم مع العناصر الأخرى في الماضي، لكن النتائج حتى الآن كانت غير مستقرة، وأحد الأمثلة الأكثر شيوعاً لتفاعل الهيليوم مع العناصر الأخرى، يُعزى إلى قوى «فان دير فالز»، وهي روابط تجاذب أو تنافر، لا تتطلب الرابطة التساهمية التقليدية أو الأيونية كي تتكون.

كفاح لأكثر من سنتين للنشر

من المعروف أن هناك قوى «فان دير فالز» ضعيفة جداً بين الهيليوم والعناصر الأخرى، ولكن لا يمكنها أن تتكون إلا تحت درجات حرارة منخفضة جداً، لتكون ارتباطاً ضعيفاً جداً، ولا يدوم طويلاً.

استقرار الهيليوم ناجم عن غلافه الإلكتروني الكامل والمغلق، لكن هذا ليس موجوداً بالضرورة إلا على سطح غير الأرض. فكونه من أكثر العناصر شيوعاً في الكون، ومسؤولا عن تكوين النجوم والكواكب الغازية الضخمة، فإنه يمكن أن يلعب الكثير من الأدوار في الفضاء وحتى داخل الأرض، وقد وجد الباحثون أول دليل على هذا السلوك الغريب المفترض.

الباحثون استخدموا نموذجا حاسوبيا تنبؤيا، يتنبأ بالهيكل المستقر الذي يكونه الهيليوم في ظروف الضغط الشديد، ثم قاموا بتكوينه مادياً تحت ظروف ضغط شديدة يصل إلى 1.1 مليون مرة من الضغط الجوي للأرض، وكونوا المركب المستقر «Na2He»، لكن النتائج كانت غير مصدّقة، لدرجة أن الفريق أمضى أكثر من سنتين وهو يقنع الدوريات العلمية بنشرها.

بناء على هذه النتائج، توقع الفريق أن الصوديوم يرتبط بسهولة مع غاز الهيليوم، ليكون مركبا مستقرا، تحت ضغط أعلى بـ10 مليون مرة من المستوى الطبيعي، والشيء الغريب أنه تكون بدون أي روابط كيميائية أكث تعقيدا.

الاكتشاف ينضم لسلسلة اكتشافات تكسر قواعد الكيمياء

الكيميائيون كانوا قد صنعوا عدداً من هذه الاكتشافات التي «تكسر قواعد الكيمياء» مؤخراً، فقد تمكن فريق من خلق ما سمّي بـ«الهيدروجين المعدني»، بالإضافة إلى ذرة كربون لها ست روابط، وليس أربعة في الشهر الماضي، ولكن، بسبب أنها تكسر قواعد الكيمياء التقليدية، فإن هذا النوع من الاكتشافات يقابل عادة بكثير من الشكوك التي تسبق التطبيق المستقل الذي يكرر فيه علماء آخرون نتائج التجربة.