Eksperimentelle tests af relativistisk kemi vil opdatere det periodiske system

Alle kemistuderende undervises i det periodiske system, en organisation af de elementer, der hjælper dig med at identificere og forudsige tendenser i deres egenskaber. For eksempel, science fiction -forfattere beskriver undertiden livet baseret på elementet silicium, fordi det er i samme kolonne i det periodiske system som kulstof.

Imidlertid, der er afvigelser fra forventede periodiske tendenser. For eksempel, bly og tin er i den samme kolonne i det periodiske system og bør derfor have lignende egenskaber. Imidlertid, mens blybatterier er almindelige i biler, tin-syre batterier virker ikke. I dag ved vi, at det skyldes, at størstedelen af ​​energien i bly-syrebatterier kan tilskrives relativistisk kemi, men sådan kemi var ukendt for de forskere, der oprindeligt foreslog det periodiske system.

Relativistisk kemi er svær at studere i de superkraftige elementer, fordi sådanne elementer generelt produceres ét ad gangen i nukleare fissionsreaktioner og forværres hurtigt. Alligevel, at have evnen til at studere kemien i superkraftige elementer kunne afsløre nye applikationer for superkraftige elementer og for almindelige lettere elementer, såsom bly og guld.

I en nylig undersøgelse i Naturkemi , forskere fra Osaka University undersøgte, hvordan enkeltatomer af superhunget rutherfordiummetal reagerer med to klasser af fælles baser. Sådanne eksperimenter vil hjælpe forskere med at bruge relativistiske principper til bedre at udnytte kemien i mange elementer.

"Vi forberedte enkelte atomer af rutherfordium ved RIKEN acceleratorforskningsfacilitet, og forsøgte at reagere disse atomer med enten hydroxidbaser eller aminbaser, "forklarer Yoshitaka Kasamatsu, hovedforfatter på undersøgelsen. "Radioaktivitetsmålinger angav slutresultatet."

Forskere kan bedre forstå relativistisk kemi fra sådanne eksperimenter. For eksempel, rutherfordium danner bundfaldsforbindelser med hydroxidbase ved alle basiskoncentrationer, alligevel dens homologer zirconium og hafnium i høje koncentrationer. Denne forskel i reaktivitet kan skyldes relativistisk kemi.

"Hvis vi havde en måde at producere et rent rutherfordium -bundfald i større mængder, vi kunne komme videre med at foreslå praktiske anvendelser, "siger seniorforfatter Atsushi Shinohara." I mellemtiden, vores undersøgelser vil hjælpe forskere systematisk med at undersøge kemien i supertunge elementer. "

Relativistisk kemi forklarer, hvorfor bulkguldmetal ikke er sølvfarvet, som man ville forvente baseret på forudsigelser fra det periodiske system. Sådan kemi forklarer også, hvorfor kviksølvmetal er en væske ved stuetemperatur, trods forudsigelser fra periodiske tabeller. Der kan være mange uforudsete anvendelser, der opstår ved at lære om kemien i superkraftige elementer. Disse opdagelser vil afhænge af nyligt rapporterede protokoller og igangværende grundlæggende undersøgelser som denne af forskere ved Osaka University.