Учёные Сколковского института науки и технологий Захед Аллахьяри и Артём Оганов вывели формулу, с помощью которой можно вычислить значения так называемых чисел Менделеева — безразмерных параметров, которые характеризуют физические свойства соединений всех элементов. Для этого ученые используют всего два их свойства — радиус атома и электроотрицательность. Соответствующая научная статья опубликована в журнале «Journal of Physical Chemistry С».
«Я пятнадцать лет думал над тем, что же такое эти менделеевские числа. В конечном итоге я понял, что в их основе лежат фундаментальные характеристики атомов: их радиус и электроотрицательность. Стало ясно, что менделеевские числа есть не что иное, как наилучшее описание всех свойств атома одним числом», — прокомментировал результаты работы профессор Оганов.
Термин «числа Менделеева» в 1984 году придумал британский физик Дэвид Петтифор. Он предложил использовать эти безразмерные величины для того, чтобы сгруппировать все элементы периодической таблицы Менделеева в категории по схожести некоторых физических свойств. Петтифор заметил, что элементы с одним и тем же числом Менделеева образуют похожие друг на друга бинарные соединения — молекулы, состоящие из двух разных типов атомов. Благодаря этому можно предсказывать свойства еще не существующих веществ. Британский исследователь открыл эту закономерность опытным путем, изучив свойства нескольких сотен подобных соединений. На протяжении следующих 35 лет его коллеги продолжали спорить, существуют ли числа Менделеева на самом деле.
Оганов вместе с Захедом Аллахьяри доказал, что у этих чисел действительно есть химический и физический смысл. Кроме того, ученые выяснили, как можно определить значения чисел Менделеева теоретически. Для этого они попытались создать свою собственную систему классификации физических свойств бинарных молекул. В своих расчетах ученые опирались на простые и при этом важнейшие характеристики каждого элемента — радиус атома и электроотрицательность.
«Валентность у многих элементов непостоянна, а поляризуемость очень сильно коррелирует с электроотрицательностью, поэтому остаются две характеристики — атомный радиус и электроотрицательность. Эти два свойства можно свести к одному простым математическим преобразованием, и мы получаем менделеевские числа», — пояснил Оганов.
Опираясь на эти два показателя, исследователи вычислили числа Менделеева для всех открытых атомов и использовали их для составления своеобразных карт свойств химических веществ. На этих картах элементы сгруппированы по твердости, магнитным характеристикам и другим параметрам.
Дальнейшее изучение этих карт, как надеются учёные из Сколково, поможет выделить вещества с очень большой твердостью или уникальными магнитными свойствами, и использовать такую информацию для их синтеза и поиска их аналогов.
Читать научную статью авторов
Поделиться ссылкой:
Больше на Granite of science
Subscribe to get the latest posts sent to your email.
