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深度問題:元素週期表錯了嗎?

2023-01-13由 化學高中 發表于 農業

如何測定較高階激發電勢或電離電勢

深度問題:元素週期表錯了嗎?

深度問題:元素週期表錯了嗎?

元素週期表從百年前起就一直是化學課的重要內容之一,但是最近科學家發現有個稀有元素他們可能從一開始就擺錯了,這意味著元素週期表得重畫。

被命名為鐒的放射性元素位於化學元素週期表最底端,屬於錒類元素一欄,而這一欄專門從主表中單獨歸類出來。

如果重畫元素週期表,那學生必須重新記憶元素的排列順序。

深度問題:元素週期表錯了嗎?

1961年,鐒元素由核科學家Ernest Lawrence發現,它極難提取,就算人工合成,一次也只能持續幾秒鐘。

這種只能在粒子加速器中產生的元素就註定它不易進行研究。然而目前日本原子能機構研究人員合成了足夠量的鐒元素,使得科學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雜誌,鎦元素和鐒元素屬於錒類及鑭類元素,被劃分在元素週期表的第三組,位於鈧元素和釔元素之下。

現在的化學元素週期表排列結構是由諾貝爾獎獲得者Glenn Seaborg在1945年補充繪製成的。一些罕見的放射性元素形成了一個新的系列錒系元素,類似於鑭系元素屬於可容納14個電子的f型軌道(補充:由於這兩個系列元素的加入會使元素週期表顯得太寬,故在標準的元素週期表中,這兩個分別包含14種元素的系列被單獨分塊列出,置於底端)。

然而一些化學家解釋說將鐒元素放在錒系元素這一欄是錯誤的,應放到主族元素中的d型軌道。

美國辛辛那提大學的化學家William Jensen博士表示,鎦元素和鐒元素一直被誤放在f型軌道。

上月Foundations of Chemistry雜誌刊載的一篇論文上說關於元素週期律和週期表大眾存在一些誤解,也許現代化學最流行的觀點是元素週期表只不過是一張電子構型表而已。

儘管電子構型與元素之間的密切聯絡是毋庸置疑的,但是這種聯絡的具體關聯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,而是其中的鎦元素和鐒元素應該歸於d型軌道。應該將這兩種元素作為不規律構型置於與鈧元素和釔元素的同一型別軌道,而且是排列在它們前面。

鐒元素的誕生是Ernest Lawrence將鉲原子和硼原子相互轟擊而得到的結果。但是科學家只能夠提煉極少量的鐒元素,而且它的半衰期只有27秒。

新的研究採取和Lawrence同樣的方法提煉鐒元素,但是將它儲存於氦和碘化鎘的混合氣體中。然後透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。

然後研究人員發現它的能量只有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。

深度問題:元素週期表錯了嗎?

即使這樣,日本原子能機構的科學家也並未覺得會影響到整個元素週期表的排列順序。他們說:“錒系元素的概念的引入是Glenn Seaborg補充繪製的現代元素週期表最引人注目的創舉,原子序數103號元素鐒在其中扮演了至關重要的角色。”

但是洛杉磯加利福尼亞大學的化學家和歷史學家Eric Scerri表示,他支援將鐒元素放到主族元素欄中。“如果能夠將週期表擴寬增加列的數目,那毫無疑問鐒元素和鎦元素的位置應該屬於第三族群。”