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元素周期表是否應重新設計?英媒:或將成為緊迫工作

新華社北京3月7日新媒體專電 英媒稱,有人懷疑現在的元素周期表是否是最佳排列方式。

據英國新科學傢周刊網站2月26日報道,目前,化學元素是根據原子核中的質子數來排列。而且,元素性質主要是由核外電子的排佈所決定的。

最輕的元素隻有一個電子層,較重的元素擁有更多電子層。真正決定每種元素性質的是最外層電子數。

元素周期表的排列與外層電子數相關,即具有相同屬性的元素被安排在同一族。例如,第一族元素的最外層電子數為1,第二族元素的最外層電子數為2。但它們並不是總能如此完美地匹配。

1。氫應該在哪裡?

氫的最外層電子數為1,因此人們可以認為它確實應該排在這個位置,即在第一族內,排在同樣隻有一個外層電子的鋰和鈉之後。然而,氫是氣體,不是金屬,因此它的屬性並不匹配。

氫的最外層隻有一個電子,它隻需得到一個電子即可達到穩定狀態,因此,它是一種活潑性很強的元素,從這個意義上說,它與第17族元素更接近,也就是像氯一樣的鹵族元素。這些元素都隻需要獲得一個電子即可達到穩定狀態。就其性質而言,氫更接近氯而不是鋰。

2。為什麼汞和金如此怪異?

汞在室溫下呈液態。從這個意義上說,它與第12族的其他成員完全不同,它們都是固體金屬。

在元素周期表中,越往後的元素,原子核中質子所帶正電荷數就越多。這會對核外電子產生更大的吸力,意味著它們必須以越來越快的速度運行。根據愛因斯坦的相對論,這會導致它們的實際質量遠遠大於電子的正常質量,從而增加內向拉力。汞的電子運行速度高達光速的58%,如此緊密的運行使它們無法與別的原子發生聯系,從而無法成為固體。同樣的道理也解釋瞭為什麼金是金色,它是金屬中一種獨特的顏色:相對論效應改變瞭電子吸收光的方式。

3.F區難題

第三族有兩個可能屬於其他地方的元素。沿著周期表向下看,由電子組成的電子層構成一系列軌道,電子每填滿一個軌道便進入下一層軌道。到瞭第57號元素(鑭),電子開始進入新的軌道,即F軌道。為瞭反映這一點,元素周期表將組成F區的元素單獨放在周期表的最下方,從而在第三族留下一個缺口。

報道稱,然而,科學傢對F區中哪些元素應該排在最前面仍有爭議。一些化學傢堅持認為,應按電子的排序來確定順序,即維持現在的順序,把鑭和錒排在F區最左側。還有人認為,按化學性質(如原子半徑和熔點)來看,把目前排在最右的镥和鐒排在最前面更好。

所有這些問題都讓一些化學傢相信,需要重新設計元素周期表。

退休的加拿大化學傢費爾南多·杜富爾曾發明瞭一種看似聖誕樹的3D元素周期表。

美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的埃裡克·謝裡是主張徹底修改元素周期表的人士之一。他支持一種更為徹底的修改方法:通過把F區的全部30種元素放進現在的第二和第三族之間,使豎列從18列變為32列。這樣一來,周期表中的原子序號就可以連續排列。

但德國馬克斯·普朗克數學研究所的吉勒莫·雷斯特雷波傾向於另一種方式。鑒於人們對化學反應性的瞭解增加,他研究瞭同一周期中元素的化學相似性是否與150年前相同。他的結論是,鑭應屬於第三族——也就是說,不符合當前順序。

報道稱,重新設計元素周期表或許看起來像是堂吉訶德式的探索,但這也許很快就會成為一項緊迫工作。人們已經開始尋找119號元素。它在哪裡,以及把它安排在元素周期表的什麼位置,人們將拭目以待。

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