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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 點擊量：5475
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)中非常重要的一個領(lǐng)域。而提到化學(xué)，就很難不提一個詞——元素?；瘜W(xué)元素是近現(xiàn)代化學(xué)的一個重要概念，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，因為幾乎全世界的化學(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。而對于實際研究的過程來說，元素周期表就好像是一個已經(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。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。
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。事實上過去曾有多項研究發(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)律會因為高壓環(huán)境而發(fā)生變化，并且針對這種變化的研究也被認為是現(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，元素的電負性和化學(xué)硬度會因為壓力的變化而出現(xiàn)顯著的改變。報告中提到，隨著壓力的增加，各元素間的電負性和化學(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的元素是銫(Cs)，隨著壓力的增加，會因為壓力導(dǎo)致的軌道重組變成了鈉(Na)。
報告中還將這種元素性質(zhì)的變化表現(xiàn)總結(jié)成了三個方面，包括“壓力會普遍降低各個元素的化學(xué)硬度，從而導(dǎo)致高壓下整個元素周期表向金屬性偏移”“長周期間的界限會因為壓力達到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)點而在高壓下焓值顯著降低，進而改變了原有的軌道交錯規(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，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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