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壓力帶來改變 神奇的元素周期表或許比我們想的更神奇
2022年03月14日 15:09:52
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：5447
元素周期表為什么被賦予那么高的地位呢？這就要從其內(nèi)容說起了。元素周期表顧名思義就是用來表示元素順序的表單，那么這個(gè)順序是怎么制定的呢？答案便是原子量與元素的化學(xué)性質(zhì)。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】化學(xué)，一門在分子、原子層面，研究物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律的學(xué)科，是自然科學(xué)中非常重要的一個(gè)領(lǐng)域。而提到化學(xué)，就很難不提一個(gè)詞——元素?；瘜W(xué)元素是近現(xiàn)代化學(xué)的一個(gè)重要概念，是這門學(xué)科的基礎(chǔ)，味道化學(xué)元素所制成的元素周期表更被認(rèn)為是現(xiàn)代化學(xué)的圖騰。甚至從某種程度上說，如果你學(xué)過化學(xué)，那么你就一定了解過化學(xué)元素，并且系統(tǒng)地背誦過部分的元素周期表，因?yàn)閹缀跞澜绲幕瘜W(xué)教科書后面都附有元素周期表，甚至在一些工具類書籍，例如我國的新華字典附錄里也有元素周期表。
元素周期表為什么被賦予那么高的地位呢？這就要從其內(nèi)容說起了。元素周期表顧名思義就是用來表示元素順序的表單，那么這個(gè)順序是怎么制定的呢？答案便是原子量與元素的化學(xué)性質(zhì)。簡單地說，原子數(shù)量與原子結(jié)構(gòu)決定了元素的基本性質(zhì)，而元素周期表則是將這些信息記錄并直觀展現(xiàn)下來的手段。而對于實(shí)際研究的過程來說，元素周期表就好像是一個(gè)已經(jīng)規(guī)劃好的抽屜，或許抽屜里一開始并沒有放入東西，但是根據(jù)給出的分類，遲早有一天會有對應(yīng)的元素歸位。這也使得從1869年元素周期表誕生以來，它不斷地刺激著近現(xiàn)代化學(xué)的推進(jìn)。甚至成為了化學(xué)從業(yè)人員乃至學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識之一。相信不少人現(xiàn)在還能準(zhǔn)確的背出元素周期表的前二十位元素以及常見元素的化合價(jià)。
那是不是說元素周期表的順序就決定了元素的性質(zhì)呢？答案同樣是否定的。事實(shí)上過去曾有多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，有不少跡象表明元素周期表中物質(zhì)的化學(xué)規(guī)律會因?yàn)楦邏涵h(huán)境而發(fā)生變化，并且針對這種變化的研究也被認(rèn)為是現(xiàn)代科學(xué)中研究高壓物理和化學(xué)規(guī)律的一個(gè)突破口。
而就在最近，一些相對有參考意義的研究成果被公示出來。根據(jù)《國家科學(xué)院院刊》近期發(fā)表的一篇研究成果顯示，元素的電負(fù)性和化學(xué)硬度會因?yàn)閴毫Φ淖兓霈F(xiàn)顯著的改變。報(bào)告中提到，隨著壓力的增加，各元素間的電負(fù)性和化學(xué)硬度排序會出現(xiàn)顯著改變，而這種改變會導(dǎo)致各元素間化學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)改變，例如常壓下還原性最強(qiáng)的元素是銫(Cs)，隨著壓力的增加，會因?yàn)閴毫?dǎo)致的軌道重組變成了鈉(Na)。
報(bào)告中還將這種元素性質(zhì)的變化表現(xiàn)總結(jié)成了三個(gè)方面，包括“壓力會普遍降低各個(gè)元素的化學(xué)硬度，從而導(dǎo)致高壓下整個(gè)元素周期表向金屬性偏移”“長周期間的界限會因?yàn)閴毫_(dá)到100GPa而被模糊化”“電子軌道發(fā)生重排，高角動量電子因其具有更少的節(jié)點(diǎn)而在高壓下焓值顯著降低，進(jìn)而改變了原有的軌道交錯(cuò)規(guī)律”。
而壓力下元素周期率和元素化學(xué)性質(zhì)變化趨勢被揭示的同時(shí)，也意味著，這張化學(xué)從業(yè)人員看似熟悉的表格背后，或許還有更多的未知，等待著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。
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