Kovové vlastnosti předpověděl pro astat

je To jeden z nejvíce tajemné chemických prvků. Každý ví, že astatin, prvek 85, sedí na dně halogenové skupiny, ale nikdo neví, jak to vypadá. Astatin je nejvzácnějším přirozeně se vyskytujícím prvkem a nemá žádné stabilní izotopy: nejdelší životnost má poločas rozpadu pouhých 8,1 hodiny. Takže nikdo nikdy nezískal dost, aby byl viditelný pouhým okem.

Pokud se to někdy stane, nové výpočty prvních principů zveřejněné v dopisech Physical Review předpovídají, že to bude kovová pevná látka. Že to možná není tak překvapivé, vzhledem k tomu, že jód, halogenové nad ním v periodické tabulce, je samo o sobě temné stříbrné pevné (i když to není opravdu kovový sám) a že astat je bod tání 302oC. Ale skutečné překvapení z nových výsledků je, že solidní by neměl být složen z diatomic molekul, stejně jako všechny ostatní halogeny, ale bude monoatomární. Výpočty byly provedeny pomocí Andreas Hermann, nyní na Univerzitě v Edinburghu ve Skotsku, a veterán teoretici Roald Hoffmann a Neil Ashcroft z Cornell University v Ithace, New York.

teoretický fyzik Yanming Ma z Jilin University v Changchunu v Číně, který pracoval na vysokotlakých pevných fázích ostatních halogenů, to nazývá “ nádherným papírem.““Autoři představují přesvědčivý důkaz této překvapivé chování pevných astat,‘ říká a dodává, že překvapení je dvojí: ‚jeho non-molekulární formě a jeho metallicity na okolní tlak.‘

Toto chování by bylo snadné přehlédnout, protože se to jen projevuje, když výpočty plně zohledňovat efekty speciální teorie relativity na elektronické struktuře velmi těžkých atomů: zvýšení efektivní hmotnost rychle se pohybující elektrony v blízkosti masivní jádro. Je známo, že takové účinky mají významné důsledky pro těžké prvky, skvěle dává zlatu žlutý odstín a rtuti nízkou teplotu tání.

Význam spin orbitální interakci,

V hustotě-funkční výpočty elektronické struktury molekuly a materiály, relativistické efekty jsou běžně rozděleny do dvou složek. Takzvaný skalární aproximace považuje jen účinky elektronů velmi vysoká rychlost, vzhledem k tomu, že jejich energie je také ovlivněna tím, spin-orbitální vazby mezi elektronový spin a magnetické pole vytvořené elektronem pohyby kolem jádra. Hermann a kolegové zjistili, že skalární-relativistický výpočet předpokládané dvouatomová základní stav pro astat, vzhledem k tomu, že monoatomární podobě se objevil pouze se spin-orbitální vazbou v ceně. „Tyto účinky ovlivňují sklon atomů vytvářet určité vazby a krystalové struktury, obvykle snížením molekulárních vazebných energií,“ říká Hermann. Dřívější výpočty ukázaly, že v plynné fázi astat by stále tvoří slabě vázán dvouatomová molekula.

plně relativistický pevný stav nemá žádnou pásmovou mezeru mezi valenčními a vodivými elektrony: je to kov i při okolním tlaku. Ve skutečnosti, analogicky s vysokotlakým jódem, vědci říkají, že astatin může být dokonce supravodičem.

Prvek 117, pod astat, byl syntetizován v roce 2010, a očekává se zážitek ještě silnější relativistické efekty. Podle mě by to byl slabě vázaný monatomický kov, říká Hermannová. Ale jsem připravený se nechat překvapit.“

zda budou předpovědi někdy experimentálně testovány, se teprve uvidí. Astatin obecně musí být uměle syntetizován jadernými reakcemi – poprvé to tak udělali v roce 1940 vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley. Je tak radioaktivní, že by se kus pevného astatinu vypařil téměř okamžitě. Hermannová ale zůstává optimistkou. „Při aktivním ochlazování substrátu by člověk mohl být schopen stabilizovat tenký film po dostatečně dlouhou dobu,“ říká.

You might also like

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.