Химики предложили таблицу Менделеева для молекул

Химики из Токийского технологического института предложили новый подход к построению периодической таблицы для молекул с несколькими типами симметрий. Статья исследователей опубликована в журнале Nature Communications.

Периодическая таблица элементов была предложена в 1869 году Дмитрием Менделеевым и стала одним из краеугольных камней не только химии, но и всех естественных наук. Эта таблица содержит все элементы, полученные из природных соединений и синтезированные на специальных установках. Каждый элемент таблицы имеет свой столбец и строку, номера которых отражают его характеристики: количество электронных слоев, формы орбиталей, число внешних электронов. Ученые десятилетиями использовали периодическую таблицу Менделеева для предсказания характеристик неизвестных на тот момент элементов.

Но может ли существовать такая периодическая система для молекул? Некоторые исследователи не исключали такую возможность и предлагали свои периодические правила для предсказания существования определенных молекул. Однако эти предсказания были действительны только для кластеров атомов с квазисферической симметрией. С другой стороны, есть много молекул с другими формами и типами симметрии, которые также нужно учитывать. Разработанные ранее модели не могли этого сделать.

Японские ученые предложили свою периодическую таблицу для молекул, учтя все недостатки предыдущих попыток. Для своей работы исследователи тщательно наблюдали за поведением валентных электронов в атомах, образующих молекулярные кластеры. Известно, что, когда несколько атомов образуют кластер симметричной формы, их валентные электроны имеют тенденцию занимать определенные молекулярные орбитали, в которых ведут себя так, как если бы они были электронами огромного атома.

Авторы работы проанализировали влияние расположения электронов на молекулярных орбиталях на симметрию молекул. В результате исследователи предположили, что существуют «орбитали с адаптированной симметрией (SAO)», которые могут быть у нескольких известных молекул, а их существование подтверждается современными квантово-механическими расчетами.

Новые периодические таблицы, которые будут созданы для каждого типа симметрии, фактически будут четырехмерными, потому что молекулы были бы организованы в соответствии с четырьмя параметрами: группами и периодами (на основе их «валентных» электронов, аналогичных нормальной периодической таблице), видами (на основе составляющих элементов) и семействами (на основе числа атомов).

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.