Химики создают новую таблицу Менделеева – для молекул
В Токийском технологическом институте учёные предложили создать новый тип периодической таблицы элементов. Она будет предназначена для молекул. Статью об этой работе можно прочитать в журнале Nature Communications.
Периодическая таблица элементов была разработана русским учёным Дмитрием Ивановичем Менделеевым в 1869 году и стала основой не только химии, но и всех естественных наук. Её значение для науки столь огромно, что её иногда именуют «великим законом». В каждой ячейке этой таблицы находится элемент – атом. Таблица поделена на строки и столбцы, номера которых описывают характеристики каждого элемента – количество электронных слоёв, форму орбиталей, число электронов на внешнем слое. С самого начала в ячейки таблицы заносились не только открытые к тому моменту элементы, но и ещё не открытые. Несколько таких элементов предсказал и сам Менделеев.
Периодическая таблица совершенствовалась, и вот теперь учёные задумались: а может ли существовать подобная таблица для молекул? Некоторые решения предлагались и ранее; они определяли периодические законы, с помощью которых можно предсказывать существование тех или иных молекул, ещё не известных науке. Однако такие таблицы работали только с кластерами, имеющими квазисферическую симметрию. Есть множество молекул, имеющих другие формы и типы симметрии, и все разработанные молекулярные таблицы для них были непригодны.
Японские учёные, похоже, решили эту проблему. Они разработали таблицу, в которой недостатки предыдущих таблиц были учтены и устранены. Для создания такого периодического закона исследователи наблюдали за валентными электронами атомов, входящих в молекулы. Они заметили, что когда атомы образуют молекулу симметричной формы, их валентные электроны располагаются на определённых орбиталях и ведут себя так, как будто они являются электронами одного огромного атома.
В лабораторных условиях учёные рассмотрели, как расположение электронов на молекулярных орбиталях влияет на симметрию этих молекул. Это позволило предположить, что существуют «орбитали с адаптированной симметрией». Такие орбитали могут существовать у целого ряда известных молекул, что позволяет предсказывать существование подобных молекул с помощью периодического закона.
Всё это позволяет создавать периодические таблицы для молекул со всеми видами симметрии. Такие таблицы будут четырёхмерными, поскольку отражают четыре типа параметров: первые два – это группа и период, основанные на количестве «валентных электронов» (как и в обычной таблице Менделеева); остальные два – это вид (определяющий, какие элементы входят в состав молекулы) и семейство (отражает количество атомов в молекуле).
