Химия

Периодическая таблица для молекул — На основе симметрично-адаптированных орбитальных моделей

Периодическая таблица для молекул - На основе симметрично-адаптированных орбитальных моделей

Исследователи предлагают новую методологию для разработки периодической таблицы для молекул с различными типами симметрии. Этот новый подход настоятельно поддерживается многими квантово-механическими вычислениями и различными существующими молекулами.

В 1869 году русский химик разработал первую узнаваемую периодическую таблицу, чтобы проиллюстрировать периодические тренды идентифицированных тогда элементов. Идея состояла в том, чтобы расположить элементы по атомному номеру, электронной конфигурации и химическим свойствам.

Таблица была постепенно расширена и улучшена с открытием новых элементов и теоретических моделей, которые описывают химические свойства. Сегодня он широко используется в качестве полезной основы для изучения химических реакций.

Может ли быть подобная таблица для молекул?

Некоторые ученые уже подумали об этом и предложили определенные принципы для предсказания существования конкретных молекул. Однако эти принципы имеют свои ограничения и могут применяться только к группам атомов с квазисферической симметрией.

Но так как многие группы атомов имеют другие типы симметрий и форм, можно построить лучшие модели для таких кластеров атомов. Имея это в виду, исследователи из Токийского технологического института предложили новую методологию для разработки периодической таблицы для молекул с различными типами симметрии.

Атрибуты новой периодической таблицы для молекул

Подход к разработке новой периодической таблицы основан на том, как ведут себя валентные электроны атомов, что играет ключевую роль в формировании молекулярных кластеров.

Валентные электроны — это электроны, расположенные на внешней оболочке атома. Поскольку эти электроны первыми участвуют в образовании химической связи, они определяют химические свойства атома, такие как, может ли он связываться с другими атомами, и если да, то как быстро и с каким количеством.

Когда два или более атомов образуют кластер симметричной формы, их валентные электроны обычно занимают определенные молекулярные орбитали, известные как суператомные орбитали. В этом случае эти электроны действуют так, как если бы они были электронами большого атома.

Исследовательская группа проанализировала симметричные формы кластеров и придумала «адаптированные к симметрии орбитальные модели». Вместо того, чтобы просто предполагать, что все формы кластеров являются почти сферическими, эти модели учитывают расщепление уровней электронных орбиталей из-за более низких структурных симметрий.

Проще говоря, предлагаемая модель учитывает орбитальные структуры, которые подчиняются определенным правилам для различных типов симметрий, включая икосаэдрические, октаэдрические и тетраэдрические. Кроме того, новая модель активно поддерживается многими квантово-механическими расчетами и различными существующими молекулами.

Исследователи предложили периодические таблицы на основе каждого типа симметрии. Таблицы будут четырехмерными, в которых молекулы будут упорядочены в соответствии с 4 факторами:

  1. Группы (на основе валентных электронов)
  2. Периоды (на основе валентных электронов)
  3. Виды (на основе элементов, участвующих в химической реакции)
  4. Семьи (в зависимости от количества атомов)
Периодическая таблица для молекул - На основе симметрично-адаптированных орбитальных моделей
Периодическая таблица для различных типов тетраэдрических молекул

Новые модели кажутся достаточно перспективными с точки зрения дизайна материалов. Предлагаемая периодическая таблица полезна для систематического изучения неизвестных стабильных кластеров.

Помимо бесчисленных комбинаций составляющих атомов, он поможет химику формировать инновационные материалы на основе кластеров с оптическими, магнитными и каталитическими функциями.

МеткиКвантовая физика

По материалам

new-science.ru

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть