Поиск
x
Спецпроект «Россия без мусора»
Наука

Российские ученые предложили альтернативу таблице Менделеева

National Geographic Россия
30 ноября 2020
_-.png
Фото: Pixabay
Новый подход полезен при поиске новых материалов для будущих технологий.

Периодическая таблица элементов, созданная главным образом выдающимся русским химиком Дмитрием Менделеевым (1834–1907), в прошлом году отметила свое 150-летие. Трудно переоценить ее важность как организующего принципа в химии — все начинающие химики знакомятся с ней с самых ранних этапов своего образования.

К концу XVIII века ученые четко понимали разницу между элементом и соединением: элементы химически неделимы (например, водород, кислород), тогда как соединения состояли из двух или более элементов в комбинации, обладающих свойствами, совершенно отличными от составляющих их элементов.

К началу XIX века появились хорошие косвенные доказательства существования атомов. А к 1860-м годам можно было перечислять известные элементы в порядке их относительной атомной массы: например, водород — 1, а кислород — 16.

Кроме того, химики знали, что некоторые элементы имеют довольно похожие химические свойства: например, литий, натрий и калий или хлор, бром и йод. Казалось, что-то повторяется, и, помещая химически похожие элементы рядом друг с другом, можно было построить двухмерную таблицу. Так родилась таблица Менделеева.

Важно отметить, что периодическая таблица Менделеева была получена эмпирическим путем на основе наблюдаемого химического сходства определенных элементов. Только в начале ХХ века, после того, как была установлена ​​структура атома и после развития квантовой теории, появилось теоретическое понимание его структуры.

Элементы теперь были упорядочены по атомному номеру (количеству положительно заряженных частиц, называемых протонами в атомном ядре), а не по атомной массе, но также по химическому сходству.

Казалось, на этом все закончено, однако с момента создания таблицы Менделеева появлялись десятки и сотни ее различных вариаций. Большинство из них — это просто разные способы передачи одной и той же информации, однако по-прежнему существуют существуют разногласия по поводу того, где следует разместить некоторые элементы.

Точное размещение определенных элементов зависит от того, какие именно свойства мы хотим выделить. Таким образом, таблица Менделеева, дающая приоритет электронной структуре атомов, будет отличаться от таблиц, для которых основными критериями являются определенные химические или физические свойства.

Эти версии не сильно различаются, но есть определенные элементы (например, водород), которые можно расположить по-разному в зависимости от конкретного свойства, которое нужно выделить. В некоторых таблицах водород помещен в группу 1, тогда как в других он находится наверху группы 17; некоторые таблицы даже включают его в отдельную группу.

Однако мы также можем рассмотреть упорядочение элементов совершенно другим способом, который не включает атомный номер и не отражает электронную структуру — возвращаясь к одномерному списку. Последняя попытка упорядочить элементы таким образом была недавно предпринята российскими учеными Захедом Аллахьяри и Артемом Огановым.

_-.jpg
Journal of Physical Chemistry Таблица Оганова и Аллахьяри

Их подход состоит в том, чтобы присвоить каждому элементу так называемое число Менделеева (MN). Есть несколько способов получить такие числа, но последнее исследование использует комбинацию двух фундаментальных величин, которые можно измерить напрямую: атомного радиуса элемента и свойства, называемого электроотрицательностью, которое описывает, насколько сильно атом притягивает электроны к себе.

Если упорядочить элементы по их MN, можно построить двумерную таблицу на основе MN-элементов, составляющих бинарные соединения. Такой подход позволяет предсказать свойства бинарных соединений, которые еще не были созданы. Это полезно при поиске новых материалов, которые могут понадобиться как для будущих, так и для существующих технологий.

рекомендации
Фотоаппарат generic icon

Правила съемок: «National Geographic Россия» тестирует камеру для путешествий

Telegram

У нас есть классный канал в Телеграме – присоединяйтесь!

Instagram

У нас очень красивый Инстаграм – подписывайтесь!