相对论效应对化学键周期律的影响

门捷列夫周期表和元素周期律是人类历史上最重要的科学发现之一。上世纪建立的量子力学理论揭示了元素周期律的本质。由于相同的价电子构型,元素周期表中同一族的元素及其化合物常常具有基本相似的化学性质。但随着原子序数的增加,重元素原子中电子的运动速度越来越接近光速,相对论效应开始在化学性质中发挥重要作用,使其偏离非相对论量子力学所预测的周期律。人们怀疑门捷列夫周期律在重元素化学中可能需要进行修改,许多化学家因而致力于寻找相对论效应在化学中发挥关键作用的例子。

最近,我系李隽教授研究组在《美国化学会会志》发表了题为“Relativistic Effects Break Periodicity in Group-6 Diatomic Molecules”的论文,发现相对论效应改变了第六族双原子分子化学键的周期律。他们的研究表明,元素周期表中第六族较轻元素的双原子分子具有六重键,而与它们同族的106号超重元素(Sg)的双原子分子由于相对论效应而仅具有四重键。这一发现对于揭示相对论效应对化学键的周期性变化规律的影响具有重要意义。美国化学会《化学与工程新闻》和英国皇家化学会《化学世界》分别以“Relativity Could Alter Superheavy Bonding”和“Group 6 diatomic bonding is all relative”为题对此项研究工作进行了报道。王溢磊博士是该论文的第一作者。

 

新闻及论文链接:

1)      Y.-L. Wang, H.-S. Hu, W.-L. Li, F. Wei, J. Li, "Relativistic Effects Break Periodicity in Group-6 Diatomic Molecules", J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 1126-29.  DOI: 10.1021/jacs.5b11793

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b11793

2)       “Relativity Could Alter Superheavy Bonding”, Chemical & Engineering News, By Elizabeth K. Wilson, Volume 94 Issue 5 | p. 28 | Concentrates, Issue Date: February 1, 2016

http://cen.acs.org/articles/94/i5/Relativity-Alter-Superheavy-Bonding.html

3) “Group 6 diatomic bonding is all relative”, Chemistry World, by Matthew Gunther, 29 January, 2016

http://www.rsc.org/chemistryworld/2016/01/group-six-periodic-table-relativistic-effect-diatomic-bonding