如果水分子中的氢原子被替换成氦原子，这种新物质会是什么性质?
2024-11-19 阅读 10
更新于 2024年11月21日
\text{He}_2\text{O}\text{He}_2\text{O} 没法稳定存在的，毕竟多了两个电子无处安放。
但有理论计算考虑过离子形态的 \text{He}_2\text{O}^{2+}\text{He}_2\text{O}^{2+} ，这货可以认为是水的等电子体。计算考察了它的构型，基态和激发态的势能面，解离通道等等性质。
计算认为 \text{He}_2\text{O}^{2+}\text{He}_2\text{O}^{2+} 基态构型是直线型的 D_{\infty h}D_{\infty h} 对称性，而非水的弯曲的 C_{2v}C_{2v} 对称性。基态为一个 ^3\Sigma^-_g^3\Sigma^-_g 的三重态，键能大约 1.1 eV 也就是约 106 kJ/mol 。基态之上有一个 ^1\Sigma_g^+^1\Sigma_g^+ 的单重态激发态和一个 ^3\Pi_g^3\Pi_g 的三重态激发态。再往上势能面就很乱了。基态 He-O 键长约 1.435Å ，当然长度取决于用什么计算方法会有所不同。
寿命估算的误差很大，但论文估计 ^3\Sigma^-_g^3\Sigma^-_g 的寿命下限是大约 10^3 s，上限可达 10^13 s，总之在实验室条件下可以认为至少是亚稳态的，如果有办法制备出来的话，肯定活得够久，能测。
但计算对于 \ce{He_2O}^{2+}\ce{He_2O}^{2+} 的制备比较悲观。计算认为 \ce{HeO+}\ce{HeO+} 和 \ce{He+}\ce{He+} 的碰撞，或者 \ce{He2O+}\ce{He2O+} 的电离都不是好方法。但作者没有提出其他更好的制备路线。
剩下的自己看吧。
理论上讲这种东西应该是有的吧，但实际还未被合成。2017年中国科学家还合成过氦化钠呢。
在稀有气体中，氩、氪、氙较为活泼，而氦、氖则更加稳定。氦化合物是最难制备的，曾经只存在于理论，直到后来南开大学在金刚石压腔中合成了氦化钠，氦化合物才走进了现实。
我们来看一看氦化钠的结构，也许对我们思考氧化氦有帮助。
氦化钠其实并没有形成真正意义的化学键。在氦化钠晶体中，钠原子占据了正方体的顶点，氦原子与共用电子云相继不相邻地排列在小正方体的空隙中，像是三维扩展的棋盘。
