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元素周期表是否應(yīng)重新設(shè)計？英媒：或?qū)⒊蔀榫o迫工作

2019-03-02 22:47:01 A+A-

原標(biāo)題：元素周期表是否應(yīng)重新設(shè)計？英媒：或?qū)⒊蔀榫o迫工作

參考消息網(wǎng)3月2日報道 英媒稱，有人懷疑現(xiàn)在的元素周期表是否是最佳排列方式。

據(jù)英國《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站2月26日報道，目前，化學(xué)元素是根據(jù)原子核中的質(zhì)子數(shù)來排列。而且，元素性質(zhì)主要是由核外電子的排布所決定的。

最輕的元素只有一個電子層，較重的元素?fù)碛懈嚯娮訉?。真正決定每種元素性質(zhì)的是最外層電子數(shù)。

元素周期表的排列與外層電子數(shù)相關(guān)，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(shù)為1，第二族元素的最外層電子數(shù)為2。但它們并不是總能如此完美地匹配。

1.氫應(yīng)該在哪里？

氫的最外層電子數(shù)為1，因此人們可以認(rèn)為它確實應(yīng)該排在這個位置，即在第一族內(nèi)，排在同樣只有一個外層電子的鋰和鈉之后。然而，氫是氣體，不是金屬，因此它的屬性并不匹配。

氫的最外層只有一個電子，它只需得到一個電子即可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此，它是一種活潑性很強(qiáng)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。這些元素都只需要獲得一個電子即可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。就其性質(zhì)而言，氫更接近氯而不是鋰。

2.為什么汞和金如此怪異？

汞在室溫下呈液態(tài)。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，越往后的元素，原子核中質(zhì)子所帶正電荷數(shù)就越多。這會對核外電子產(chǎn)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(jù)愛因斯坦的相對論，這會導(dǎo)致它們的實際質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電子的正常質(zhì)量，從而增加內(nèi)向拉力。汞的電子運行速度高達(dá)光速的58%，如此緊密的運行使它們無法與別的原子發(fā)生聯(lián)系，從而無法成為固體。同樣的道理也解釋了為什么金是金色，它是金屬中一種獨特的顏色：相對論效應(yīng)改變了電子吸收光的方式。

3.F區(qū)難題

第三族有兩個可能屬于其他地方的元素。沿著周期表向下看，由電子組成的電子層構(gòu)成一系列軌道，電子每填滿一個軌道便進(jìn)入下一層軌道。到了第57號元素（鑭），電子開始進(jìn)入新的軌道，即F軌道。為了反映這一點，元素周期表將組成F區(qū)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(xué)家對F區(qū)中哪些元素應(yīng)該排在最前面仍有爭議。一些化學(xué)家堅持認(rèn)為，應(yīng)按電子的排序來確定順序，即維持現(xiàn)在的順序，把鑭和錒排在F區(qū)最左側(cè)。還有人認(rèn)為，按化學(xué)性質(zhì)（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(xué)家相信，需要重新設(shè)計元素周期表。

退休的加拿大化學(xué)家費爾南多·杜富爾曾發(fā)明了一種看似圣誕樹的3D元素周期表。

美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的埃里克·謝里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(qū)的全部30種元素放進(jìn)現(xiàn)在的第二和第三族之間，使豎列從18列變?yōu)?2列。這樣一來，周期表中的原子序號就可以連續(xù)排列。

但德國馬克斯·普朗克數(shù)學(xué)研究所的吉勒莫·雷斯特雷波傾向于另一種方式。鑒于人們對化學(xué)反應(yīng)性的了解增加，他研究了同一周期中元素的化學(xué)相似性是否與150年前相同。他的結(jié)論是，鑭應(yīng)屬于第三族——也就是說，不符合當(dāng)前順序。

報道稱，重新設(shè)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(jīng)開始尋找119號元素。它在哪里，以及把它安排在元素周期表的什么位置，人們將拭目以待。

(責(zé)任編輯：路子康 CN078)