2019-01-17 21:14:01
电负性的新尺度改写了化学教科书

电负性是解释化学反应发生原因的最着名的模型之一。现在,来自瑞典查尔姆斯理工大学的Martin Rahm重新定义了这个概念,并以更全面,更全面的方式进行了重新定义。他与包括诺贝尔奖获得者在内的同事共同完成的工作已发表在“美国化学学会杂志”上。

电负性理论用于描述不同原子吸引电子的强烈程度。通过使用电负性标度,可以预测不同分子和材料中的近似电荷分布,而无需采用复杂的量子力学计算或光谱研究。这对于理解各种材料以及设计新材料至关重要。世界各地的化学家和材料研究人员每天使用这个概念,这个概念起源于瑞典化学家JönsJacobBerzelius在19世纪的研究,并在高中阶段广泛传授。

现在,查尔姆斯理工大学物理化学助理教授Martin Rahm开发了一种全新的电负性规模。

“新的定义是最外层和最弱的束缚电子的平均结合能 - 通常称为价电子,”他解释说。

“我们通过将实验光电离数据与量子力学计算结合起来得出这些值。大体上,大多数元素以与早期尺度相同的方式相互关联。但新定义也导致了原子转换位置的一些有趣变化。此外,对于某些元素,这是他们首次计算出它们的电负性。“

例如,与早期的尺度相比,氧气和铬都在排名中移动,相对于元素周期表中最接近它们的元素。新规模包含96个元素,与以前的版本相比有显着增长。现在,规模从第一个元素氢气到第九十六个钙元素。

研究人员开发新规模的一个动机是,尽管存在几种不同的概念定义,但每种定义只能涵盖周期表的部分内容。化学家面临的另一个挑战是如何解释为什么电负性有时无法预测化学反应性或化学键的极性。

新定义的另一个优点是它如何适应更广泛的框架,可以帮助解释当化学反应不受电负性控制时会发生什么。在使用常规化学模型难以理解的这些反应中,电子之间的复杂相互作用起作用。最终决定大多数化学反应结果的是总能量的变化。在新论文中,研究人员提供了一个方程式,其中原子的总能量可以描述为两个值的总和。一个是电负性,第二个是平均电子相互作用。当这些值在反应中发生变化时,这些值的大小和特征揭示了电负性在影响化学过程中的相对重要性。

有无数种方法可以组合周期表中的原子来创建新材料。电负性提供了这些组合可以预期的第一个重要指标。

“规模是广泛的,我希望它将极大地影响化学和材料科学的研究。电负性常规用于化学研究,并且我们的新规模可以避免许多复杂的量子力学计算。电负性的新定义也可以通过使这些结果更易于理解,可用于分析通过量子力学计算的电子结构,“Martin Rahm说。

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