Новости химической науки > Новые границы периодической системы

Химик из Финляндии построил периодическую систему далекого будущего, вписав в нее еще 54 элемента, электронное строение которых можно предсказать.

Д. И. Менделеев опубликовал свою первую схему периодической таблицы в 1869 году в статье «Соотношение свойств с атомным весом элементов» (в журнале Русского химического общества); ещё ранее научное извещение об открытии было им разослано ведущим химикам мира.

Научная достоверность Периодического закона получила подтверждение когда в 1875-1886 годах были открыты галлий (экаалюминий), скандий (экабор) и германий (экасилиций), для которых Менделеев, пользуясь периодической системой, предсказал не только возможность их существования, но и ряд физических и химических свойств.

Так выглядит периодическая система будущего. (Рисунок из Phys. Chem. Chem. Phys., 2010, DOI: 10.1039/c0cp01575j)

В наши дни Пекка Пикко (Pekka Pyykkö) из Университета Хельсинки использовал высокоточную компьютерную модель для предсказания электронного строения и, следовательно – положения в периодической системе элементов вплоть до номера 172, заглянув намного дальше современных возможностей синтеза сверхтяжелых трансурановых элементов – «добавленные» в таблицу Пикко 54 сверхтяжелых химических элемента даже в случае их синтеза могут существовать крайне непродолжительные промежутки времени, хотя физики-ядерщики и предлагают гипотетическу концепцию существования «островка стабильности».

Пикко отмечает, что значение его работы по расширению периодической системы заключается в демонстрации того, какую роль правила квантовой механики и релятивистские функции оказываются полезными для определения химический свойств неизвестных элементов. В качестве примера таких химических свойств финский ученый приводит в пример потенциально существующие исключительно высокие значения степеней окисления.

Эксперт по теории электронного строения Петер Швердтфегер (Peter Schwerdtfeger) из Университета Мэсси (Новая Зеландия) отмечает, что современную химию невозможно представить без периодической системы химических элементов, а Пикко использовал релятивистские подходы в квантово-химических расчетах для определения электронной конфигурации и свойств элементов на «неизведанных территориях».

Тем не менее, Швердтфегер добавляет, что «расширение границ» Периодической системы является предметом споров среди специалистов по электронному строению, несогласных с размещением определенных химических элементов. Нельзя исключать и того, что для атомов со значительным зарядом ядра может происходить захват электрона ядром и уменьшение заряда ядра атома с одноименным испусканием нейтрино.

Точка в подобного рода спорах может быть поставлена только после того, как соответствующие элементы будут синтезированы, а их электронная конфигурация – изучена, однако Пикко полагает, что возможности для проверки «надстроенной» им таблицы Менделеева появятся нескоро. Финский ученый говорит о том, что трудно прогнозировать, сколько сверхтяжелых атомов будет получено в ближайшие 100 лет, но он надеется на то, что до конца XXI века будут получены элементы вплоть до номера 130. Однако не исключена и вероятность того, что физики-ядерщики не смогут синтезировать достаточное количество сверхтяжелых атомов для выкладок Пикко, в таком случае теоретические выкладки финского физика останутся теоретическими моделями и игрой ума, хотя интересными и искусными, но абсолютно бесполезными.

Источник: Phys. Chem. Chem. Phys., 2010, DOI: 10.1039/c0cp01575j

метки статьи: #квантовая химия