新元素奇异行为打破元素周期表规律(6)

  在有关金团簇(gold cluster)催化剂的研究中,相对论量子力学计算方法也是必不可少的。例如,我们知道体相金(bulk gold)通常是极其惰性的,但金团簇却可以催化汽车尾气中有毒物质的分解,要弄清这个问题,我们必需借助于相对论量子力学计算。

  元素周期表有没有终点?

  尽管相对论效应会带来一定的影响,但大部分元素(比如金元素)的性质与元素周期律的预言并不会相差太大。总的来说,目前为止,新发现元素的性质,仍与元素周期表的预测相符。然而糟糕(或者可能是更有趣)的是,“不速之客”还是不请自来。一些关于最新发现的元素化学性质的研究,开始向人们揭示元素周期律中的严重漏洞。

  利用粒子加速器将重核击碎并重新聚集,核物理学家能够制造原子序数大于103 的“超重”(superheavy)元素。20世纪90年代关于钅卢(104)和钅杜(105)元素的实验已经指出,这两种元素的性质,与根据它们在元素周期表中所处位置而推测出的性质并不相符。例如,美国加利福尼亚大学伯克利分校的肯•切尔文斯基(Ken Czerwinski)和同事发现,在溶液中,钅卢的反应方式类似于钚,而钚在元素周期表中离钅卢很远。类似的,钅杜的性质与镤相近,而两者在元素周期表中同样相距甚远。但根据现有的元素周期律,钅卢和钅杜应当与它们正上方的铪和钽性质相似。

  在更近一段时间的研究中,科学家已经能够合成更新的超重元素,尽管得到的这些元素原子数量极少。例如117号元素的发现就是基于对仅仅6个原子的观测。超重元素很不稳定,通常会在几分之一秒内衰变为更轻的元素。研究人员大部分时候只能观察到这些核衰变的碎片,而这些碎片携带了衰变前原子核的物理及化学信息。在这种情况下,通过传统的“湿法”化学(“wet” chemistry)手段——将物质放入烧瓶,观察其与其他化学物质的反应——将不再适用。所以,科学家设计了更为巧妙的技术,可以通过一次只检测一个原子的方式,来研究元素的化学性质。

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