科学家提出一种元素周期表新排法,能帮助预测新兴材料特性

元素周期表是帮我们背熟所有元素最快的工具,但这张表对于理解元素相关性不一定完全有用,有些几乎没化学相似性的元素也可能相邻放置。最近,俄罗斯2名化学家提出一种元素周期表新排法,以单线性顺序重新排列元素,他们认为这种排法能预测哪些简单化合物具有相似特性,且有助于鉴定新型材料具有哪些性质(比如硬度)。

元素周期表是18世纪后期由俄罗斯化学家Dmitry Mendeleev所提出,表内有7个周期(从上而下7排),同一周期中的元素具有相同电子层数,去年科学家刚帮元素周期表庆祝迎来150周年。

当时,化学家已经知道元素与化合物之间的区别:元素用一般的化学方法无法分解(例如氢、氧)且能构成其他物质,而化合物则是由2种或更多种元素组合而成。到了19世纪初,已经有大量间接证据证明原子的存在,1860年代时,科学家已能依照相对原子量的顺串行出已知元素,比如氢为1,氧为16。

同时,由于某些元素具有相似的化学性质,例如锂、钠和钾,或者氯、溴和碘,科学家于是根据原子序数(原子核中质子的数量)排序元素,并将化学上相似的元素彼此相邻放置,也就是如今最标准的周期表。

但事实上,科学家想出了各种版本的周期表,有短的、长的、圆的、螺旋的、甚至三维版本,这些都是传达相同消息的不同方式,只不过有些元素要放哪一直存在分歧,他们的位置取决于科学家想突显的特定性质,比如优先考虑原子电子结构的元素周期表,就会与目前以化学或物理性质为主的周期表不同,有些表将氢排在第1组,但一些表将氢排在第17组顶部,有些表甚至将氢分为独立一组。

现在,俄罗斯2名化学家Zahed Allahyari、Artem Oganov提出,不如思考一种不管原子序数也不反映电子结构、还原为最原始的一维列表,方法是为每个元素分配门得列夫编号(MN),新研究利用原子半径与电负度(原子将电子吸引到自身的强度)算出这些数字,如果利用MN对元素进行排序,那么毫无疑问,彼此相邻的元素会拥有相似的MN。

更进一步利用的话,还能帮助预测某些尚未制成的化合物性质,在寻找新材料的路上会轻松许多。新版元素周期表也许还无法替代现有周期表,但通过参考不同周期表,或能帮助我们更加了解元素。新论文发布在《Journal of Physical Chemistry》。

(首图来源:pixabay)