مركبات الهيليوم

هيليد ثنائي الصوديوم (Na₂He ₎ مركب من الهيليوم والصوديوم، يتميز بثباته عند ضغوط عالية تتجاوز 113 جيجا باسكال (1,130,000 بار) . تم التنبؤ بوجود هيليد ثنائي الصوديوم لأول مرة ^{[ 5 ]} باستخدام برنامج USPEX، وتم تصنيعه لأول مرة عام 2016. ^{[ 2 ] [ 6 ]} وتشير التوقعات إلى أنه مستقر ديناميكيًا حراريًا عند ضغوط تتجاوز 160 جيجا باسكال، ومستقر ديناميكيًا عند ضغوط تتجاوز 100 جيجا باسكال. يتميز _Na₂He ببنية بلورية مكعبة ، تشبه بنية الفلوريت . عند ضغط 300 جيجا باسكال، يبلغ طول ضلع الخلية الأساسية للبلورة a = 3.95 أنجستروم . تحتوي كل خلية أساسية على أربع ذرات هيليوم في مركز أوجه المكعب وزواياه، وثماني ذرات صوديوم عند إحداثيات تبعد ربع خلية عن كل وجه. تتوضع إلكترونات مزدوجة (2e⁻ ⁾ على كل ضلع ومركز الخلية الأساسية. ^{[ 7 ]} كل زوج من الإلكترونات مرتبط دورانيًا. وجود هذه الإلكترونات المنفردة يجعل هذا المركب إلكتريدًا . لا تشارك ذرات الهيليوم في أي رابطة. ومع ذلك، يمكن اعتبار أزواج الإلكترونات رابطة ثمانية المراكز ثنائية الإلكترون . ^{[ 2 ]} من المتوقع أن يكون هيليد ثنائي الصوديوم عازلًا وشفافًا. ^{[ 2 ]}    

لوحظ دخول الهيليوم لأول مرة إلى السيليكات عام 2007. معدن الميلانوفلوجيت هو كلاثرات سيليكا طبيعي ( كلاثراسيل ) يحتوي عادةً على ثاني أكسيد الكربون أو الميثان أو النيتروجين. عند ضغطه بالهيليوم، يتشكل كلاثرات جديد. يتميز هذا الكلاثرات بمعامل حجمي أعلى بكثير ، ويقاوم التبلور غير المنتظم. تم امتصاص الهيليوم عند ضغط حوالي 17 جيجا باسكال، مما أدى إلى تضخم وحدة الخلية، ثم انطلق مرة أخرى عند انخفاض الضغط إلى 11 جيجا باسكال. ^{[ 8 ]}

يُعدّ كريستوباليت He II (SiO ₂ He) مستقرًا بين 1.7 و 6.4  جيجا باسكال. وله مجموعة فراغية معينية الأوجه R-3c بأبعاد خلية وحدة a = 9.080 Å، α = 31.809° و V = 184.77 Å ³ عند 4  جيجا باسكال. ^{[ 9 ]}

يمكن تكوين كريستوباليت He I (SiO ₂  He) تحت ضغوط هيليوم أعلى من 6.4 جيجا باسكال. وهو ذو مجموعة فراغية أحادية الميل P2 ₁ /C بأبعاد خلية وحدة a = 8.062 Å، b = 4.797 Å، c = 9.491 Å، β = 120.43° وحجم V = 316.47 Å ³ عند 10  جيجا باسكال. ^{[ 10 ]}

يتغلغل الهيليوم في السيليكا المنصهرة تحت ضغط عالٍ، مما يقلل من قابليتها للانضغاط. ^{[ 11 ]}

تخترق غازات الهيليوم بنية معدن الشيبايت ، وهو نوع آخر من معادن السيليكا الكلاثراتية الطبيعية، تحت ضغوط أعلى من 2.5 جيجا باسكال. ولا يمنع وجود الهيدروكربونات الأخرى حدوث ذلك. أما النيون، فيتطلب ضغطًا أعلى، 4.5 جيجا باسكال، للاختراق، وعلى عكس الهيليوم، يُظهر ظاهرة التخلف المغناطيسي. ^{[ 12 ]} كما تصبح زِيوليتات ليندي من النوع A أقل قابلية للانضغاط عند اختراقها بالهيليوم بين 2 و7 جيجا باسكال. ^{[ 13 ]}

مركب شوائب الهيليوم في الأرسينوليت As₄O₆ ·2He _مستقر تحت ضغوط تتجاوز 3 _جيجا باسكال  وتصل إلى 30  جيجا باسكال على الأقل. ^{[ 14 ]} يُعد الأرسينوليت من أكثر المعادن ليونةً وقابليةً للانضغاط. ^{[ 15 ]} يمنع الهيليوم التبلور غير المنتظم الذي قد يحدث في الأرسينوليت تحت الضغط. ^{[ 16 ]} يتميز الجسم الصلب المحتوي على الهيليوم بقوة وصلابة أكبر، وسرعة صوت أعلى من الأرسينوليت النقي. [ ^{17 ] يُسبب} الهيليوم المُدمج في البلورة إجهادًا أكثر انتظامًا على جزيئات As₄O₆ _{. لا تتشكل رابطة فعلية بين الزرنيخ والهيليوم} على الرغم من وجود أزواج الإلكترونات الحرة. ^{[ 18 ]} يُعد انتشار الهيليوم في الأرسينوليت عملية بطيئة تستغرق أيامًا عند ضغط يقارب 3 جيجا باسكال. مع ذلك، إذا كان الضغط على البلورة مرتفعًا جدًا (13 جيجا باسكال)، فلن يحدث اختراق للهيليوم، لأن الفجوات بين جزيئات الأرسينوليت تصبح صغيرة جدًا. ^{[ 18 ]} ولا ينتشر النيون داخل الأرسينوليت. ^{[ 18 ]}

يمكن إدخال الهيليوم في مواقع A في البيروفسكايتات ذات التمدد الحراري السالب ، والتي تحتوي عادةً على عيوب في مواقع A. عند درجة حرارة الغرفة وضغط 350  ميجا باسكال، يُدمج الهيليوم في CaZrF₆ _لتوسيع وحدة الخلية، مُنتجًا HeCaZrF₆ _. يشغل الهيليوم حوالي نصف مواقع A. تفقد هذه المادة الهيليوم خلال عدة دقائق عند تخفيف الضغط في درجة حرارة الغرفة، ولكنها  تحتفظ به عند تخفيف الضغط تحت 130 كلفن. ^{[ 19 ]} عند ضغط 1 جيجا باسكال ^، تشغل جميع مواقع A بالهيليوم، مُنتجةً _{He₂CaZrF₆} . ^[ ₂₀ ^]

يتغلغل الهيليوم تحت الضغط في فورمات الحديد ثنائي ميثيل الأمونيوم ₍ CH3 ₎ 2NH2Fe ₍ HCOO) ₃ . ويؤثر على ذلك بإحداث تغيير إلى حالة أحادية الميل مرتبة عند ضغط أقل (حوالي 4 جيجا باسكال) مما لو لم يكن الهيليوم موجودًا . ^{[ 21 ]}

مركب He(N₂ ₎ ₁₁ _هو مركب فان دير فالس ذو بلورات سداسية. عند ضغط 10  جيجا باسكال، يبلغ حجم وحدة الخلية المكونة من 22 ذرة نيتروجين 558  أنجستروم ^مكعب ، ويبلغ حوالي 512  أنجستروم ^مكعب عند ضغط 15  جيجا باسكال. هذه الأحجام أصغر بحوالي 10  أنجستروم ^مكعب من حجم كمية النيتروجين الصلب δ-N₂ المكافئة _عند هذه الضغوط. يُصنع هذا المركب بضغط النيتروجين والهيليوم في خلية سندان ماسية. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

يمتلك مركب NeHe₂ بنية بلورية سداسية من نوع MgZn₂ _{عند ضغط} 13.7 جيجا باسكال. أبعاد الخلية الأولية هي a = 4.066 أنجستروم، c = 6.616 أنجستروم؛ وعند ضغط 21.8 جيجا باسكال، تكون أبعاد الخلية الأولية a = 3.885 أنجستروم، c = 6.328 أنجستروم. تحتوي كل خلية أولية على أربع ذرات. ينصهر المركب عند ضغط 12.8 جيجا باسكال ودرجة حرارة 296 كلفن، ^{[ 24 ]} ويظل مستقرًا عند ضغط يزيد عن 90 جيجا باسكال. ^{[ 25 ]}     

لا تتشكل هيدرات الهيليوم إلا تحت الضغط. ففي الجليد من النوع الثاني (Ice II) عند ضغوط تتراوح بين 280 و480  ميجا باسكال، يوجد هيدرات هيليوم صلب بنسبة He:H₂O _تبلغ 1:6. ^{[ 26 ]} كما تم تكوين هيدرات أخرى بنسبة ماء إلى هيليوم تبلغ 2.833 في بنية هيدرات SII. تحتوي هذه البنية على قفصين مختلفين داخل الجليد، أحدهما صغير يتسع لذرة هيليوم واحدة، والآخر كبير يتسع لأربع ذرات. وقد تم إنتاجها من هيدرات نيون فقدت النيون، ثم استُبدلت بالهيليوم عند درجة حرارة 141  كلفن وضغط 150  ميجا باسكال . ^{[ 27 ]} وتم التنبؤ بوجود هيدرات هيليوم أخرى بنسب He:H₂O التالية: ice-I _{h ،} وice-I _c 1:1، وice-I _c 2:1 . ^{[ 26 ]} وقد توجد هذه الهيدرات على كواكب مثل نبتون أو أورانوس. ^{[ 27 ]} ينبغي أن تكون هيدرات هيدرات الهيليوم مشابهة لهيدرات الهيدروجين نظرًا لتشابه حجم جزيء الهيدروجين. ^{[ 27 ]}

قد يدخل الهيليوم إلى بلورات المواد الصلبة الجزيئية الأخرى تحت الضغط ليغير بنيتها وخصائصها. على سبيل المثال، عند تعرض الكلوربروباميد لضغط يزيد عن 0.3 جيجا باسكال في وجود الهيليوم، يتحول إلى بنية أحادية الميل، ثم إلى شكل بنيوي آخر عند ضغط 1.0 جيجا باسكال. ^{[ 28 ]}

يمكن للهيليوم أن يُشكّل مركبات بينية مع الفوليريت ، بما في ذلك بوكمينستر فوليرين _C60 و C70 _. في C60 الصلب _، توجد فراغات بين جزيئات C60 _، إما رباعية الأوجه أو ثمانية الأوجه. يستطيع الهيليوم الانتشار داخل الفوليريت الصلب حتى عند ضغط جوي واحد. يدخل الهيليوم إلى الشبكة البلورية على مرحلتين. تستغرق المرحلة الأولى السريعة بضعة أيام، وتُوسّع الشبكة بنسبة 0.16% (أي 2.2  بيكومتر) لتملأ المواقع ثمانية الأوجه الأكبر. أما المرحلة الثانية، فتستغرق آلاف الساعات لامتصاص المزيد من الهيليوم، وتُوسّع الشبكة بمقدار الضعف مرة أخرى (0.32%) لتملأ المواقع رباعية الأوجه. مع ذلك، فإن C60•3He الصلب _غير مستقر، ويفقد الهيليوم خلال 340 ساعة عندما لا يكون تحت جو من الهيليوم. عند تبريد الفوليريت المُقحم بالهيليوم، يحدث انتقال طوري اتجاهي أعلى بمقدار 10 كلفن من انتقال طور _C60  الصلب النقي . يكون التغير الفعلي غير المتصل في الحجم عند تلك النقطة أصغر، ولكن تحدث تغيرات أسرع بالقرب من درجة حرارة الانتقال، ربما بسبب اختلاف نسبة شغل الفراغات بالهيليوم. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

يمكن حصر ذرات الهيليوم داخل أقفاص جزيئية مثل الفوليرين. وقد تم تصنيع كل من He@ _C60 وHe@C70 _و He2 _@ C60 _و He2 _@ C70 _{باستخدام الهيليوم المضغوط والفوليرين.} ^{[ 31 ]} عند استخدام الضغط والحرارة فقط، يكون المردود منخفضًا جدًا، أقل من 1%. مع ذلك، من خلال تكسير وإعادة تشكيل كرة الكربون، يمكن الحصول على تراكيز أعلى بكثير من He@C60 _أو He@ _C70 . يمكن استخدام كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء لتركيز المادة المحتوية على الهيليوم. كما تم تصنيع HeN@C60 _و HeN@C70 _. يتميز هذان المركبان بتناظر أقل نظرًا لحصر الذرتين معًا في نفس التجويف، مما يؤدي إلى اتساع خطوط طيف الرنين المغناطيسي الإلكتروني (ESR) . ^{[ 32 ]}

يمكن لـ Dodecahedrane أن يحبس الهيليوم من حزمة أيونات الهيليوم لإنتاج He@C ₂₀ H ₂₀ .

قد تقوم جزيئات أخرى مثل الأقفاص غير العضوية أو العضوية باحتجاز الهيليوم، على سبيل المثال C ₈ He مع He داخل مكعب، ^{[ 33 ]} أو He@Mo ₆ Cl ₈ F ₆ . ^{[ 34 ]}

تنبأ لينوس باولينغ بوجود أيون الهيليوم الثنائي (He ⁺ ₂₎ عام 1933. وقد اكتُشف أثناء إجراء التحليل الطيفي الكتلي على الهيليوم المتأين. يتكون كاتيون الهيليوم الثنائي من اتحاد ذرة هيليوم متأينة مع ذرة هيليوم أخرى: He ⁺ + He → He ⁺ ₂ . ^{[ 70 ]}

يوجد ثنائي الهيليوم المتأين He²⁺ ⁽ 1 ^Σ + ^g ₎ في حالة مفردة. ويتفكك He²⁺ ^→ _He⁺ + ^He⁺ مُطلقًا ^طاقة مقدارها 200 كيلو كالوري/مول. ويبلغ حاجز التفكك 35 كيلو كالوري/مول، وطول الرابطة 0.70 _{أنغستروم}  . ^{[ 70 ]}

يكون كاتيون الهيليوم الثلاثي He ⁺ ₃ ^{[ 71 ]} في حالة توازن مع He ⁺ ₂ بين 135 و 200 كلفن. ^{[ 72 ]}

أيون هيدريد الهيليوم HeH + ^معروف منذ عام 1925. ^{[ 70 ]} يمكن تكوين أيون ثنائي الهيليوم المُبرتَن He2H ⁺ _عندما يتفاعل كاتيون ثنائي الهيليوم مع ثنائي الهيدروجين: He ⁺ ₂ + H2 _→ He2H ₊ ⁺ H. يُعتقد أن هذا الجزيء خطي . ^{[ 70 ]} توجد أيونات عنقودية أكبر من الهيليوم المُبرتَن HenH + _، ^حيث n من 3 إلى 14. ويبدو أن He6H ₊ ^و He13H ₊ ^{أكثر شيوعًا} . يمكن تحضير هذه الأيونات عن طريق تفاعل H + ² _أو H + 3 _مع غاز الهيليوم. ^{[ 70 ]}

^أيون HeH²⁺ غير مستقر في حالته الأرضية. ولكن عند إثارته إلى الحالة 2pσ، يرتبط الجزيء بطاقة قدرها 20 كيلو كالوري/مول. وقد تم إنتاج هذا الأيون ثنائي الشحنة بتسريع أيون هيدريد الهيليوم إلى 900  كيلو إلكترون فولت، ثم إطلاقه في غاز الأرجون. عمره قصير جدًا، إذ يبلغ 4  نانو ثانية فقط. ^{[ 70 ]}

تم تكوين H2He+ ويمكن أن _يحدث في الطبيعة عبر _H2 + ^{He +} → _H2He ^{+ . [ 70} ]

يوجد H ₃ He ⁺ _n عندما يكون n من 1 إلى أكثر من 30، وهناك أيضًا تجمعات تحتوي على المزيد من ذرات الهيدروجين والهيليوم. ^{[ 73 ]}

توجد أيونات عنقودية للغازات النبيلة المختلفة. توجد أيونات عنقودية أحادية الشحنة تحتوي على الزينون بالصيغة He _n Xe ⁺ _m ، حيث n و m ≥ 1. ^{[ 74 ]}

توجد العديد من أيونات He n Kr +  المختلفة ، حيث تتراوح قيمة n بين 1 و17، مع إمكانية وجود قيم أعلى. كما توجد أيونات He n Kr + 2 وHe n Kr + 3 للعديد من قيم n. وتُعد أيونات He 12 Kr + 2 وHe 12 Kr + 3 شائعة. ويمكن إنتاج هذه الأيونات العنقودية أحادية الشحنة من الكريبتون في قطرات نانوية من الهيليوم المعرضة للأشعة فوق البنفسجية الفراغية . [ 74 ]

يمكن لأيون الأرجون Ar ⁺ أن يشكل تجمعات بأحجام مختلفة مع الهيليوم، تتراوح من HeAr + ^إلى He50Ar ₊ ، ^ولكن أكثر التجمعات شيوعًا هي _He12Ar ⁺ وما دونها. تتكون هذه التجمعات عن طريق التقاط ذرة أرجون في قطرة نانوية من الهيليوم السائل، ثم تأيينها بواسطة إلكترونات عالية السرعة. ينتج عن ذلك أيون He ⁺ ، الذي ينقل الشحنة إلى الأرجون، ثم يشكل أيونًا متجمعًا عند تبخر باقي القطرة. ^{[ 75 ]}

يمكن تكوين جسيمات NeHe ⁺ _n عن طريق التأين الضوئي بالأشعة فوق البنفسجية. تحتوي هذه الجسيمات على ذرة نيون واحدة فقط. يتراوح عدد ذرات الهيليوم من 1 إلى 23، ولكن من المرجح رصد جسيمات NeHe ⁺ ₄ و NeHe ⁺ _8. ^{[ 74 ]}

توجد أيضًا أيونات الهيليوم ثنائية الشحنة مع ذرات الغاز النبيل بما في ذلك ArHe ²⁺ و KrHe ²⁺ و XeHe ²⁺ . ^{[ 76 ]}

توجد أيونات معدنية-هيليوم متنوعة معروفة.

تُعرف أيونات الهيليدات الفلزية القلوية لجميع الفلزات القلوية. الحالة الأرضية للجزيء للأيونات ثنائية الذرة هي الحالة X ¹ Σ ⁺ . يزداد طول الرابطة كلما اتجهنا لأسفل الجدول الدوري، حيث تبلغ أطوال الروابط 1.96، 2.41، 2.90، 3.10، و3.38  أنغستروم لكل من Li ⁺ He ، Na ⁺ He، K ⁺ He، Rb ⁺ He، وCs ⁺ He. تبلغ طاقات التفكك 1.9، 0.9، 0.5، 0.4، و0.3  كيلو كالوري/مول، مما يدل على انخفاض طاقة الرابطة. عند تفكك الجزيء، لا توجد شحنة موجبة على ذرة الهيليوم. ^{[ 70 ]}

عند وجود وفرة من ذرات الهيليوم، تستطيع أيونات الفلزات القلوية جذب أغلفة من ذرات الهيليوم. تتشكل التجمعات من امتصاص الفلز في قطرات الهيليوم. تتأين القطرات المشوبة بواسطة إلكترونات عالية السرعة. بالنسبة للصوديوم، تظهر التجمعات بالصيغة Na ⁺ He _n، حيث n من 1 إلى 26. يُعد Na ⁺ He الأكثر شيوعًا، لكن Na ⁺ He ₂ قريب منه في الوفرة. Na ⁺ He ₈ أكثر وفرة بكثير من التجمعات التي تحتوي على كميات أكبر من الهيليوم. يظهر أيضًا Na ⁺ ₂ He _n، حيث n من 1 إلى 20. كما يتكون Na ⁺ ₃ He _{n، حيث n صغير. بالنسبة للبوتاسيوم، يتكون K} ⁺ He _n، حيث n يصل إلى 28، وK ⁺ ₂ He _n، حيث n من 1 إلى 20. يُعد كل من K ⁺ He وK ⁺ He ₂ شائعين، ويتكون K ⁺ He ₁₂ بشكل أكثر شيوعًا من التجمعات الأخرى ذات الأحجام المماثلة. ^{[ 77 ]} تشكل كاتيونات السيزيوم والروبيديوم أيضًا تجمعات مع الهيليوم. ^{[ 77 ]}

تشمل أيونات الهيليوم المعدنية المعروفة الأخرى Cr ⁺ He، وCo ⁺ He، و Co ⁺ He ₃ ، وNi ⁺ He، وNi ⁺ He _3. ^{[ 70 ]} PtHe ²⁺ ؛ ^{[ 78 ] [ 79 ]} يتكون بفعل مجال كهربائي عالٍ من سطح البلاتين في الهيليوم، ^{[ 76 ]} VHe ²⁺ ، ^{[ 76 ]} HeRh ²⁺ يتحلل في مجال كهربائي عالي الشدة، ^{[ 80 ] [ 81 ]} Ta ²⁺ He، وMo ²⁺ He، وW ²⁺ He، وRe ²⁺ He، وIr ²⁺ He ، وPt ²⁺ He ₂ ، وW ³⁺ He _{2 ،} ^و W ³⁺ He ₃ ، وW ³⁺ He _4. ^{[ 70} ]

^{يمكن أن يتشكل جزيء} HeN₂⁺ عند ^درجة _حرارة تقارب 4 كلفن من خلال شعاع أيوني من N₂⁺ ^في غاز الهيليوم البارد. ^{[ 82 ]} تبلغ الطاقة اللازمة لتفكيك الجزيء 140  سم⁻¹ _، وهي طاقة أعلى بكثير من طاقة جزيئات فان دير فالس المتعادلة. يتميز HeN₂⁺ ^بصلابة كافية تسمح له بامتلاك عدة حالات اهتزازية وانحنائية ودورانية. ^{[ 83 ]} _{وقد تم إنتاج جزيئات} HeₙN₂⁺ ، حيث n تتراوح من 2 إلى 6 _، عن طريق إطلاق إلكترونات على مزيج من النيتروجين والهيليوم يتمدد بسرعة تفوق سرعة ^الصوت _. ^{[ 70 ]}

يتشكل C ₆₀ He ^{+ عن طريق تشعيع C} ₆₀ بإلكترونات طاقتها 50 إلكترون فولت، ثم توجيه الأيونات إلى غاز الهيليوم البارد. يُعرف أيضًا C ₆₀ He ⁺ _2. ^{[ 84 ]}

تم الكشف عن He(OH) ⁺ ، على الرغم من أنه لا ينتج عند تحلل HTO ( الماء المُشع بالتريتيوم ). ^{[ 70 ]}

هو_n (CO) ⁺تم الكشف عن قيم n من 1 إلى 12. كما تم الكشف عن _CH3He + ^و OCHHe ⁺ و _NH2He + ^{. [ 70 ]}

زعم يونغ وكوجيولا أنهما صنعا HeC ⁺ عن طريق التفريغ الكهربائي من الجرافيت إلى الهيليوم. ^{[ 85 ]}

عندما يتحلل الميثان المستبدل بالتريتيوم (CH3T ₎ ، يتم إنتاج CH3He ₊ ^بكمية ضئيلة للغاية. ^{[ 86 ]}

أيون الفورميل للهيليوم، HeHCO⁺ ^، جزيء خطي. يتميز بتردد اهتزازي مُزاح نحو الأحمر بمقدار 12.4 ^سم⁻¹  مقارنةً بـ HCO⁺ ^. يُمكن اعتباره وسيطًا لتفاعل البروتنة المُخفَّف الطاقة في المعادلة HeH⁺ ⁺ CO → HCO⁺ ⁺ He. ^{[ 83 ]} يُمكن إنتاج HeHCO⁺ عن طريق تمدد فوق صوتي لمزيج غازي من الهيليوم، وأول أكسيد الكربون ، والهيدروجين ، والذي يتعرض لحزمة متقاطعة من الإلكترونات. يُضاف أول أكسيد الكربون والهيدروجين _{بنسبة 1 % فقط} ^من الهيليوم. ^{[ 83 ]}

جزيء HeHN₂ _خطي ^{. يبلغ طول} الرابطة He-H 1.72 أنغستروم. وله حزمة امتصاص في نطاق الأشعة تحت الحمراء، ناتجة عن تمدد الرابطة BH، بقاعدة عند 3158.42 ^سم⁻¹ . [ ^{83 ] [ 87 ] تبلغ} طاقة الربط 378 _سم⁻¹ في الحالة الاهتزازية 000، و431 ^سم⁻¹ في الحالة الاهتزازية 100. ^{[ 88 ] يُعرف أيضًا جزيء} He₂HN₂ ، حيث ترتبط ذرة هيليوم واحدة ^بذرة _{هيدروجين} ، بينما ترتبط الأخرى برابطة أقل قوة. ^{[ 88 ]}    

_{يمكن أن تشكل أيونات} H2O + _و H2OSF5 ⁺ _و SF5 ⁺ وSF6 ₊ ^{تجمعات تحتوي} _على ^أعداد متفاوتة من ذرات الهيليوم. ^{[ 89 ]}

من المتوقع أن يشكل He(H ₂ O) _{2 مادة صلبة ذات بنية معينية} قائمة Ibam . ^{[ 91 ]}

زُعم في وقت مبكر اكتشاف هيليد الحديد (FeHe)، ^{[ 92 ]} ولكن صُنِّف الاكتشاف على أنه سبيكة. ^{[ 53 ]} وتوقعت دراسات مبكرة وجود FeHe كمركب بيني تحت ضغط عالٍ، ^{[ 93 ]} ربما في النوى الكوكبية الكثيفة ، ^{[ 94 ]} أو، كما اقترح فريمان دايسون ، في مادة قشرة النجوم النيوترونية . ^{[ 95 ]} وتتوقع حسابات نظرية الكثافة الوظيفية الحديثة تكوّن مركبات FeHe عند ضغوط تزيد عن 4 تيرا باسكال تقريبًا، ^{[ 96 ]} مما يشير بالفعل إلى إمكانية وجود هذه المركبات داخل الكواكب العملاقة، أو النجوم القزمة البيضاء، أو النجوم النيوترونية.

يُتوقع أن يكون لمركب Na₂HeO بنية مشابهة لمركب _Na₂He ، ولكن مع وجود ذرات الأكسجين في نفس موضع زوج الإلكترونات، ليصبح O²⁻ ^. وسيكون مستقرًا عند ضغوط تتراوح بين 13 و106 _جيجا باسكال. ^{[ 2 ]} قد تكون هذه المادة وسيلة لتخزين الهيليوم في الحالة الصلبة. ^{[ 97 ]} 

La _2/3-x Li _3x TiO ₃ He عبارة عن بيروفسكايت موصل لأيونات الليثيوم مسامي يمكن أن يحتوي على الهيليوم مثل الكلاثرات. ^{[ 33 ]}

من المتوقع أن يتواجد الهيليوم تحت الضغط في مركبات أيونية من الصيغة A₂B _أو AB₂ _. قد تشمل هذه المركبات Na₂OHe _و MgF₂He ₍ عند ضغط يزيد عن 107  جيجا باسكال) و _CaF₂He (عند ضغط يتراوح بين 30 و110  جيجا باسكال). ويحدث الاستقرار عندما تتمركز ذرة الهيليوم بين أيونين متشابهين في الشحنة، مما يحجبهما جزئيًا عن بعضهما البعض. ^{[ 98 ]}

من المتوقع أن يشكل الهيليوم مركبًا تضمينيًا مع السيليكون، Si₂He _. يتميز هذا المركب بشبكة سداسية من ذرات السيليكون، حيث تصطف ذرات الهيليوم في قنواتها. ويتشكل هذا المركب عند حقن السيليكون السائل بالهيليوم تحت ضغط يزيد عن 1 جيجا باسكال ثم تبريده. ^{[ 99 ]}

من المتوقع أن يشكل الهيليوم فلوريد He ₃ F ₂ تحت ضغوط شديدة تتجاوز 1 تيرا باسكال. ^{[ 100 ]}

يُعتقد أن مركب أكسيد البريليوم مع الهيليوم، HeBeO، يرتبط بقوة أكبر بكثير من جزيء فان دير فالس العادي، بطاقة ربط تبلغ حوالي 5 كيلو كالوري/مول. وتتعزز هذه الرابطة بفعل الشحنة الموجبة المستحثة بواسطة ثنائي القطب على البريليوم، وفراغ في المدار σ على البريليوم عند نقطة التقائه بالهيليوم. ^{[ 101 ] [ 102 ]}

تشمل المتغيرات ^في مُضاف ^أكسيد البريليوم HeBe₂O₂ _{، [} ^{102 ] و RNBeHe} بما في ^ذلك HNBeHe ، _{و CH₃NBeHe} ، ^{[ 102 ]} و _{CH₄⁻⁓NBeHe⁓ ،} و SiH₄⁻⁓NBeHe⁓ ، و NH₃⁻⁓NBeHe⁓ ، _{و PH₃⁻⁓NBeHe⁓} ، _{و OH₂⁻⁓NBeHe⁓} ، _{و SH₂⁻⁓NBeHe⁓} ، [ ^{103 ]} و _HeBe ( C₅H₅ _{) ⁺ . [} 104 ^]

يُتوقع أن يكون لفلوريد هيدريدوهيليوم (HHeF) عمر افتراضي يبلغ 157 فيمتوثانية وحاجز طاقة قدره 0.5 كيلو كالوري/مول . ^{[ 105 ]} ويُتوقع أن يكون عمر نظير الديوتيريوم أطول بكثير نظرًا لصعوبة النفق الكمومي للديوتيريوم. ^{[ 106 ]} ويُعزى عدم استقرار هذا الجزيء إلى التجاذب الكهروستاتيكي بين HHe ⁺ وF- ^، مما يزيد من حاجز الطاقة اللازم للتفكك الطارد للحرارة. ^{[ 101 ]} ويُفترض أن يكون HHeF مستقرًا تحت ضغوط تزيد عن 23  جيجا باسكال. ^{[ 107 ]}

تشمل الحسابات الخاصة بفلوريدات المعادن النفيسة ما يلي: HeCuF مستقر، ^{[ 105 ]} وHeAgF غير مستقر، ^{[ 105 ]} و HeAuF متوقع، ^{[ 105 ]} و ^Ag3He بطاقة ربط 1.4  سم ⁻¹ ، ^{[ 108 ] وAg4He} بطاقة ربط 1.85  سم ⁻¹ ، وAu3He ^بطاقة ربط 4.91  سم ⁻¹ ، ^{[ 108 ]} وAu4He ^بطاقة ربط 5.87  سم ^{−1 [ 108 ].}

من المتوقع حدوث HeNaO.

تشمل الحسابات الخاصة بجزيئات الهيليوم الثنائية ذات روابط فان دير فالس: HeNe، Li₄He ^، طاقة الربط 0.008 ^سم⁻¹  ، Li₃He ^غير مستقر. ^{[ 108 ]} Na₄He ^، طاقة الربط 0.03 ^سم⁻¹ ، Na₃He ^غير مستقر. طاقة ربط ^{[ 108 ]} Cu ^- He : 0.90 سم⁻¹ ^، طاقة ربط ^{[ 108 ]} O ^- He : 5.83 سم⁻¹ ^، طاقة ربط ^{[ 108 ]} S ^- He : 6.34 سم⁻¹ ^{، طاقة ربط [ 108 ]} Se ^-He : 6.50 سم⁻¹ ^{، طاقة ربط [ 108 ]} F ^- He : 3.85 سم⁻¹ ^{، طاقة ربط [ 108 ]} Cl- ^He: 7.48 سم⁻¹، طاقة ربط [ ^{108 ] Br -} He ^: 7.75 سم⁻¹ ^، طاقة ربط ^{[ 108 ]} I ^- He: 8.40 سم⁻¹ ^، طاقة ربط ^{[ 108 ]} N ^- He : ^2.85 سم⁻¹ ، طاقة ربط ^{[ 108 ]} P ^- He طاقة الربط 3.42 سم⁻¹ ^{، [ 108} ] طاقة الربط لـ As₄He 3.49 ^سم⁻¹ ، [ ^{108 ] طاقة الربط} لـ Bi₄He 33.26 ^{سم⁻¹ ،} [ 108 ^] طاقة ^{الربط لـ Si₄He} 1.95 سم⁻¹ ، [ ^{108 ] طاقة الربط لـ} Ge₄He 2.08 ^سم⁻¹ ، ^{[ 108 ] طاقة} الربط ^لـ CaH₄He 0.96 سم⁻¹ ، ^{[ 108 ] طاقة} الربط ^لـ NH₄He 4.42 ^سم⁻¹ ، ^{[ 108 ] طاقة} الربط لـ MnH₄He ^1.01                  سم ⁻¹ ، ^{[ 108 ]} طاقة ربط YbF ⁴ He 5.57  سم ^{−1 [ 108 ]} I ⁴ ₂ He أو I ³ ₂ He ، ^{[ 109 ]}

^{من المتوقع أن تتشكل} روابط مع النيكل مع الهيليوم كرابطة ضعيفة في HeNiCO و HeNiN _2. ^{[ 101} ]

يُتوقع أن يُشكّل المركب (HeO)(LiF) _{₂ جزيئًا مستويًا شبه مستقر.} ^{[ 110 ]} كما يُتوقع أن يرتبط كلٌّ من 1-ثلاثي (بيرازوليل) بورات البريليوم و1-ثلاثي (بيرازوليل) بورات المغنيسيوم بالهيليوم عند درجات حرارة منخفضة. ^{[ 111 ]} وهناك أيضًا توقعٌ بوجود رابطة He-O في جزيء يحتوي على فلوريد السيزيوم أو فلوريد رباعي ميثيل الأمونيوم. ^{[ 112 ]}

من المتوقع أن يكون LiHe _{2 في} حالة إيفيموف عند إثارته. ^{[ 113 ]}

خضعت العديد من الأيونات لدراسات نظرية للتحقق من إمكانية وجودها. وقد دُرست جميع الكاتيونات ثنائية الذرة تقريبًا التي تحتوي على الهيليوم. بالنسبة للكاتيونات ثنائية الذرة، يجب أن يكون مستوى التأين الثاني للذرة الشريكة أقل من مستوى التأين الأول للهيليوم، أي 24.6  إلكترون فولت، لضمان استقرارها. بالنسبة لليثيوم والفلور والنيون، تكون الحالة الأرضية تنافرية، لذا لن تتشكل جزيئات. أما بالنسبة للنيتروجين والأكسجين، فسيتفكك الجزيء مُطلقًا أيون الهيليوم الموجب (He ⁺⁾ . ومع ذلك، يُتوقع أن تكون أيونات HeBe2 ⁺ وHeB2 ⁺ وHeC2 ⁺ مستقرة. كما يُتوقع أن تحتوي عناصر الصف الثاني، من الصوديوم إلى الكلور، على أيون HeX2 ⁺ مستقر . ^{[ 70 ]}

يُتوقع أن يكون أيون HeY³⁺ أخف أيون ثنائي الذرة مستقر ثلاثي الشحنة. ^[ 114 ^{] تشمل الأيونات} الأخرى التي يُحتمل أن تكون مستقرة حراريًا وكيميائيًا: HeZr³⁺ ^، و ^HeHf³⁺ ، وHeLa³⁺ ^، وHeNd³⁺ ^، وHeCe³⁺ ^، وHePr³⁺ ^، و HePm³⁺ ^، وHeSm³⁺ ^، و ^{HeGa³⁺ ، و HeTb³⁺} ، و ^HeDy³⁺ ، و ^HeHo³⁺ ، و ^HeEr³⁺ ، وHeTm³⁺ ^، وHeLu³⁺ ^، حيث تكون نقطة التأين الثالثة أقل من نقطة تأين الهيليوم. ^{[ 70 ]}

ينبغي أن يتشكل أيون الهيليد البوزيترونيوم PsHe + ^{عندما تصطدم} البوزيترونات بالهيليوم. ^{[ 115 ]}

يُفترض أن يكون أيون فلوروهيليات FHeO− ^{مستقرًا} ، لكن الأملاح مثل LiFHeO غير مستقرة. ^{[ 116 ] [ 71 ]}

• HHeCO ⁺ نظري ^{[ 117 ]}
• من المتوقع أن يكون FHeS ^{− مستقرًا. [ 118 ]}
• FHeBN ⁻
• من غير المرجح أن يوجد HHeN ^{2+ . [ 119 ]}
• من المحتمل أن يكون المركب (HHe ⁺ )(OH ₂ ) غير مستقر. ^{[ 120 ]}

أيون هيدروهيليد الليثيوم HLiHe ⁺ خطي نظريًا. يمكن أن يوجد هذا الأيون الجزيئي مع عناصر التخليق النووي في الانفجار العظيم. ^{[ 121 ]} من بين أيونات الهيدروهيليد الأخرى الموجودة نظريًا: أيون هيدروهيليد الصوديوم HNaHe ⁺ ، وأيون هيدروهيليد البوتاسيوم HKHe ^{+ ، وأيون هيدروهيليد البريليوم HBeHe2 +} ، وأيون هيدروهيليد المغنيسيوم HMgHe2 ⁺ ، وأيون هيدروهيليد الكالسيوم HCaHe2 ^{+ . [ 121 ]}

يُتوقع أن يمتلك أيون HeBeO ⁺  طاقة ربط عالية نسبيًا تبلغ 25 كيلو كالوري/ ^مول  . [ ^{122 ] وبالمثل} ، يُتوقع أن يرتبط كاتيون إيثينيل هيليوم [HeC≡CH] ⁺ (بالنسبة لكاتيون الإيثينيل والهيليوم) بطاقة 22 كيلو كالوري/مول. مع ذلك، يُتوقع أن يرتبط كاتيون فينيل هيليوم ([HeCH=CH2 _] + ^، 0.03 كيلو كالوري/مول) وكاتيون ميثيل هيليوم ([HeCH3 _] + ^، 1.5 كيلو كالوري/مول) بطاقة ربط أضعف بكثير. ^{[ 123 ]}

• HCHe ^{+ [ 71 ]}
• HCHeHe ^{+ [ 71 ]}

بالنسبة للأيونات السالبة، يكون ارتباط الناتج ضعيفًا جدًا. ^{[ 70 ]} وتشمل الأيونات التي دُرست: HeCl⁻ ^، وHeBr⁻ ^، وHeF⁻ ^، وHeO⁻ ^، و ^HeS⁻ . ^{[ 71 ]}

• FHeS ^{− [ 71 ]}
• FHeSe ^{− [ 71 ]}
• C ₇ H ₆ He ^{2+ [ 71 ]}
• C ₇ H ₆ HeHe ^{2+ [ 71 ]}
• FHeCC ^{− [ 71 ]}
• HHeOH ⁺ ₂ ^{[ 71 ]}
• HHeBF ^{+ [ 71 ]}
• HeNC ^{+ [ 71 ]}
• HeNN ^{+ [ 71 ]}
• HHeNN ⁺ H-He 0.765  Å طول الرابطة He-N 2.077  Å. حاجز التحلل 2.3  كيلوجول/مول. ^{[ 71 ]}

يُتوقع أن يكون لـ HHeNH ⁺ _{3 تناظر C 3v} وطول رابطة H-He يبلغ 0.768  أنغستروم وطول رابطة He-N يبلغ 1.830 أنغستروم. حاجز الطاقة اللازم لتحلله إلى أيون الأمونيوم هو 19.1  كيلوجول/مول، مع انطلاق طاقة مقدارها 563.4  كيلوجول/مول. يُتوقع أن يكون انشطار الرابطة إلى أيون هيدريد الهيليوم والأمونيا ماصًا للحرارة، ويتطلب طاقة مقدارها 126.2  كيلوجول/مول. ^{[ 71 ]}