深度問題:元素周期表錯了嗎?
元素周期表從百年前起就一直是化學(xué)課的重要內(nèi)容之一,但是最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有個稀有元素他們可能從一開始就擺錯了,這意味著元素周期表得重畫。
被命名為鐒的放射性元素位于化學(xué)元素周期表最底端,屬于錒類元素一欄,而這一欄專門從主表中單獨歸類出來。
如果重畫元素周期表,那學(xué)生必須重新記憶元素的排列順序。
1961年,鐒元素由核科學(xué)家Ernest Lawrence發(fā)現(xiàn),它極難提取,就算人工合成,一次也只能持續(xù)幾秒鐘。
這種只能在粒子加速器中產(chǎn)生的元素就注定它不易進(jìn)行研究。然而目前日本原子能機構(gòu)研究人員合成了足夠量的鐒元素,使得科學(xué)家第一次能夠測量它的電離電勢能。
參與這項實驗的研究人員Yuichiro Nagame告訴 Chemistry world雜志,镥元素和鐒元素屬于錒類及鑭類元素,被劃分在元素周期表的第三組,位于鈧元素和釔元素之下。
現(xiàn)在的化學(xué)元素周期表排列結(jié)構(gòu)是由諾貝爾獎獲得者Glenn Seaborg在1945年補充繪制成的。一些罕見的放射性元素形成了一個新的系列錒系元素,類似于鑭系元素屬于可容納14個電子的f型軌道(補充:由于這兩個系列元素的加入會使元素周期表顯得太寬,故在標(biāo)準(zhǔn)的元素周期表中,這兩個分別包含14種元素的系列被單獨分塊列出,置于底端)。
然而一些化學(xué)家解釋說將鐒元素放在錒系元素這一欄是錯誤的,應(yīng)放到主族元素中的d型軌道。
美國辛辛那提大學(xué)的化學(xué)家William Jensen博士表示,镥元素和鐒元素一直被誤放在f型軌道。
上月Foundations of Chemistry雜志刊載的一篇論文上說關(guān)于元素周期律和周期表大眾存在一些誤解,也許現(xiàn)代化學(xué)最流行的觀點是元素周期表只不過是一張電子構(gòu)型表而已。
盡管電子構(gòu)型與元素之間的密切聯(lián)系是毋庸置疑的,但是這種聯(lián)系的具體關(guān)聯(lián)性也確實未能研究的盡善盡美。
不是說整個錒系元素和鑭系元素,而是其中的镥元素和鐒元素應(yīng)該歸于d型軌道。應(yīng)該將這兩種元素作為不規(guī)律構(gòu)型置于與鈧元素和釔元素的同一類型軌道,而且是排列在它們前面。
鐒元素的誕生是Ernest Lawrence將锎原子和硼原子相互轟擊而得到的結(jié)果。但是科學(xué)家只能夠提煉極少量的鐒元素,而且它的半衰期只有27秒。
新的研究采取和Lawrence同樣的方法提煉鐒元素,但是將它儲存于氦和碘化鎘的混合氣體中。然后通過加熱的鉭元素表面,使得這種短暫生命力的元素有足夠的能量脫離外層電子——電離電勢能。
然后研究人員發(fā)現(xiàn)它的能量只有4.96電子伏特,是所有f型軌道元素中電離電勢能最弱的元素。
即使這樣,日本原子能機構(gòu)的科學(xué)家也并未覺得會影響到整個元素周期表的排列順序。他們說:“錒系元素的概念的引入是Glenn Seaborg補充繪制的現(xiàn)代元素周期表最引人注目的創(chuàng)舉,原子序數(shù)103號元素鐒在其中扮演了至關(guān)重要的角色。”
但是洛杉磯加利福尼亞大學(xué)的化學(xué)家和歷史學(xué)家Eric Scerri表示,他支持將鐒元素放到主族元素欄中。“如果能夠?qū)⒅芷诒頂U(kuò)寬增加列的數(shù)目,那毫無疑問鐒元素和镥元素的位置應(yīng)該屬于第三族群?!?/p>