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每个学过化学的人一建都背过元素周期表，但近期，南开大学科研人员揭破了压力下元素周期律和元素化学性质的变动趋向：加压GPa，元素周期律变了！
年元素周期表的发掘是近当代化学理论降生的标识，被誉为当代化学的图腾，它深入响应了量子力学原形规律与化学旨趣间的关连。险些全全国全部的化学教科书后都附有元素周期表，被奉为清规戒律。由于元素周期表在科学史上赶上的进贡，年即门捷列夫发掘元素周期表周年被断定为国际化学元素周期表年，Nature、Science等多个全国闻名学术期刊撰文留念元素周期表的发掘。
连年来，探索人员发掘，压力下存在显著的元生性质和电子做为转变，从而引发了丰裕的物理化学景象，这是相识非老例材料合成和行星内部物资轮回等科知识题的要紧道路。即使探索人员获得了洪量别致的高压物理和化学个例，但暂时尚不够完好且灵验的理论模子来评释这些景象。
多个实行迹象讲明元素周期律在高压处境中会产生必要变动，而这将成为摸索高压物理和化学规律的打破口。南开大学物理科学学院董校副教讲课题组和俄罗斯skoltech探索院ArtemR.Oganov教讲课题组及其余合营者耗费近十年时光探索关连题目，摸索元素化学性质在压力下的变动规律，关连处事近期以论文“Electronegativityandchemicalhardnessoftheelementsunderpressure”发布在《美国科学院院刊》（ProcNatlAcadSci,2117416()）。
年美国化学家罗伯特·密立根（RobertS.Mulliken）创造了一个数学模子来描写元素的化学性质，此中存在两个要紧的参数：电负性和化学硬度。这两项离别对应化学势对于电荷数的第一阶和第二阶张开系数。前者描写原子吸引电子的能耐，后者描写电子状况的不变性。电负性和化学硬度呈现出显然的元素周期律，被视为元素周期律的要紧呈现表面。
数十年来，人们向来觉得电负性和化学硬度是元素的固有性质，不随外界前提的转变而转变。董校及科研团队在古人处事的原形上，操纵第一性旨趣打算聚集组内开辟的“带电氦矩阵”法子，揭破了氢到锔以前96种元素在GPa之内的电负性和化学硬度随压力的变动趋向。其处事讲明，压力会显著地转变元素的电负性和化学硬度。与古人懂得的不同，压力会转变元素化学势和电荷间的函数关连，从而转变元素的化学性质。
董校及科研团队的探索结局讲明，跟着压力增长，各元素间的电负性和化学硬度排序会浮现显著转变，从而致使了各元素间化学性质的从新罗列，如在常压下，复原性最强的元素为Cs，但因压力致使的轨道重组变成了Na。
各个元素电负性从0GPa到GPa的变动
元生性质的变动详细呈现三方面。
一是，压力会广泛低落各个元素的化学硬度，从而致使高压下周全元素周期表向金属性偏移，使得更多的元素呈现款属个性，如金属化景象、围拢景象等。而常压下的模范非金属，如碳、氮、氧等会浮现性质挪移，如氮在高压下代替了碳变成最轻易产生繁杂化合物的元素，在GPa至GPa，氮的电负性和化学硬度和常压碳特别相同，也许产生洪量的环状、链状和空间骨架的繁杂构造，希望建立起高压启蒙的“氮基有机”化学；
二是，GPa以上，压力也许朦胧长周期间的规模，如Cs的6s，5d和5p轨道间的能隙会显著减小，从而使Cs呈现出必要的p区元素个性；
三是，电子轨道产生重排，高角动量电子因其具备更少的节点而在高压下焓值显著低落，从而转变了原有的轨道交叉规律。详细呈现为p或d轨道能量低落，电子更偏向于占有p或d轨道，从而进一步引发其性质转变。此中s-d轨道跃迁的成绩最为显然，影响最为深切。高压下产生的s-d轨道跃迁会显著地转变原有的元素周期律排布，跟着压强增长，重的碱金属和碱土金属元素价电子由(n+1)s变成nd，不再是电正性最强的元素，而浮现过渡金属的性质；Ni族元素价电子由d8s2变成d10，同时d10壳层和s电子间浮现较大能隙，因此Ni族呈现出相同于罕有气体的不变构造；邻近镍的Fe、Co族和Cu、Zn族元素相对于d10壳层离别缺乏和兴盛1-2个电子，在高压下离别成为强的电子受体与供体。是以一个长周期中，浮现了两个小周期：IA-VIII和IB-VIIIA，此景象被界说为压力启蒙的小周期重排。
这些打算结局也许评释洪量已发布的理论展望和实行景象，并展望高压下的化合物形陈规律，为计划高压下新式化合物修建了理论原形。
起原：南开大学
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