擴展元素周期表

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目前嘅元素週期表裏面有七個週期,並以118號元素Uuo終結。如果有更高原子序數嘅元素被發現,佢就會被列入第八週期,甚至第九週期。呢個額外嘅週期預計會比第七週期容納更多元素,因為經過計算,新嘅g區將會出現。g區將容納18個元素,各個週期都有部分填滿嘅g原子軌域。呢種擁有八個週期嘅元素表最初由格倫•西奧多•西柏格喺1969年提出[1]

第八或以上週期嘅元素未曾被合成或者喺自然發現(2008年4月,有人宣稱發現122號元素Ubb存在喺自然界中,但被廣泛認為係錯嘅[2]。)。g區裏面第一個元素嘅原子序數應該係121。根據IUPAC元素系統命名法命名為unbiunium,符號Ubu。呢個區域裏面嘅元素好可能極之唔穩定,並具有放射性,兼半衰期極短。然而穩定島理論預測126號元素Ubh會喺穩定島內,唔會有核裂變,但會有α衰變。而穩定島以外重可以存在幾多物理上可能嘅元素,到而家都未有結論。

根據量子力學對於原子結構解釋嘅軌域近似法,g區會對應未完全填滿嘅g軌域。不過,自旋-軌道作用會削弱軌域近似法所得結果嘅正確性,咁可能會發生喺較大原子序嘅元素上[3]

包括g區嘅元素週期表[編輯]

擴展元素週期表[4]
(超重元素唔一定依下表嘅次序排列)
1 1
H
2
He
2 3
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
3 11
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
4 19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
5 37
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
6 55
Cs
56
Ba
57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
7 87
Fr
88
Ra
89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
103
Lr
104
Rf
105
Db
𨧀
106
Sg
𨭎
107
Bh
𨨏
108
Hs
𨭆
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Cn
113
Uut
114
Fl
115
Uup
116
Lv
117
Uus
118
Uuo
8 119
Uue
120
Ubn
121
Ubu
122
Ubb
123
Ubt
124
Ubq
125
Ubp
126
Ubh
127
Ubs
128
Ubo
129
Ube
130
Utn
131
Utu
132
Utb
133
Utt
134
Utq
135
Utp
136
Uth
137
Uts
138
Uto
139
Ute
140
Uqn
141
Uqu
142
Uqb
143
Uqt
144
Uqq
145
Uqp
146
Uqh
147
Uqs
148
Uqo
149
Uqe
150
Upn
151
Upu
152
Upb
153
Upt
154
Upq
155
Upp
156
Uph
157
Ups
158
Upo
159
Upe
160
Uhn
161
Uhu
162
Uhb
163
Uht
164
Uhq
165
Uhp
166
Uhh
167
Uhs
168
Uho
9 169
Uhe
170
Usn
171
Usu
172
Usb
173
Ust
174
Usq
175
Usp
176
Ush
177
Uss
178
Uso
179
Use
180
Uon
181
Uou
182
Uob
183
Uot
184
Uoq
185
Uop
186
Uoh
187
Uos
188
Uoo
189
Uoe
190
Uen
191
Ueu
192
Ueb
193
Uet
194
Ueq
195
Uep
196
Ueh
197
Ues
198
Ueo
199
Uee
200
Bnn
201
Bnu
202
Bnb
203
Bnt
204
Bnq
205
Bnp
206
Bnh
207
Bns
208
Bno
209
Bne
210
Bun
211
Buu
212
Bub
213
But
214
Buq
215
Bup
216
Buh
217
Bus
218
Buo

元素分區

     s區元素      p區元素      d區元素      f區元素      g區元素

以上所有理論上存在但並未發現嘅元素都係根據IUPAC元素系統命名法命名,而個名將會一直沿用直到嗰個元素被發現、證實,並被賦予正式嘅名。

g區喺元素週期表中嘅位置(位於f區嘅左邊、右邊或中間)仍然係未肯定嘅。上表所示嘅位置係建基於構造原理喺更高原子序嘅元素重成立嘅前提上,但呢個假設唔一定啱。對於118號元素,軌域1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s、5p、5d、5f、6s、6p、6d、7s同7p應該會被佔據,其餘就係空嘅。第八週期嘅元素軌域預測會以8s、5g、6f、7d、8p嘅順序填滿。然而,由大概122號元素開始,電子層間太接近,令計算電子嘅位置時發生問題。例如,經過計算,165號同166號元素(如果存在)會佔據9s軌域,而留空8p軌域[5]

Pyykkö模型[編輯]

並唔係所有模型都按照較輕元素嘅趨勢排列超重元素。例如,Pekka Pyykkö利用電腦模型計算出原子序直到Z=172嘅元素嘅位置,並發現有若干元素唔喺構造原理預期嘅位置。5g區後,佢嘅計算預測元素139及140會佔據8p軌域,元素141開始先再繼續佔據6f區。元素165至168可能喺第9週期(9s和9p),之後嘅元素169至172再填滿8p軌域同埋整個第8週期[6]

Pyykkö模型唔按構造原理排列嘅元素以粗體顯示。
8 119
Uue
120
Ubn
121
Ubu
122
Ubb
123
Ubt
124
Ubq
125
Ubp
126
Ubh
127
Ubs
128
Ubo
129
Ube
130
Utn
131
Utu
132
Utb
133
Utt
134
Utq
135
Utp
136
Uth
137
Uts
138
Uto
141
Uqu
142
Uqb
143
Uqt
144
Uqq
145
Uqp
146
Uqh
147
Uqs
148
Uqo
149
Uqe
150
Upn
151
Upu
152
Upb
153
Upt
154
Upq
155
Upp
156
Uph
157
Ups
158
Upo
159
Upe
160
Uhn
161
Uhu
162
Uhb
163
Uht
164
Uhq
139
Ute
140
Uqn
169
Uhe
170
Usn
171
Usu
172
Usb
9 165
Uhp
166
Uhh
167
Uhs
168
Uho

週期表嘅終結[編輯]

Template:Expert-subject 人重未知有幾多物理上可能嘅元素存在。光速限制咗電子喺更大電子層中運行,而冇電荷原子嘅原子序最大可以去到173[7],而其後嘅元素根據電子排布分區將變得無意義;核殼層模型就限制離子狀態嘅元素最大至到210號 [未記出處或冇根據](呢類元素喺上表以灰色底色及斜體顯示。)。不過,週期表有可能喺更早嘅地方完,或者就喺穩定島之內[8],代表元素嘅數目會係大概126個[9]

另外,元素表同核素表嘅擴展亦受質子滴綫同埋中子滴綫嘅限制。

玻爾模型嘅崩潰[編輯]

玻爾模型喺原子序達到137之後會有問題,因為喺1s原子軌域中嘅電子嘅速度v計算如下:

v = Z \alpha c \approx \frac{Z c}{137.036}

當中Z原子序α係描述電磁力強度嘅精細結構常數[10]。如此一來,任何原子序高過137嘅元素嘅1s軌域電子將會以高於光速c運行,物理上冇可能。因此任何唔建基於相對論嘅理論(好似玻爾模型)唔足以處理呢種計算。

狄拉克方程式[編輯]

相對論狄拉克方程式喺原子序大過137嗰時亦會出問題,因為基態能級為:

E=m_0 c^2 \sqrt{1-Z^2 \alpha^2}

當中m0係電子嘅靜質量。而當原子序大過137,狄拉克基態嘅波函數係震蕩嘅,而唔係固定嘅,並且正能譜同負能譜之間冇間隙,正如克萊因悖論所講[11]理察•費曼(Richard Feynman)指出呢個效應,因此137號元素(Uts)有時亦被稱為feynmanium

然而,現實嘅計算已考慮到核電荷分佈嘅有限延伸。結果大概等於173(unseptrium),非離子原子所屬嘅元素可能只限於等於或低於呢個結果[7]

參考[編輯]

  1. http://acs.lbl.gov/Seaborg.talks/65th-anniv/29.html
  2. Heaviest element claim criticised
  3. 譬如,位於g1列嘅元素可能喺價電子層擁有啱啱一粒電子,但亦可能有更多,甚至冇電子。
  4. 諸如「g1」等標號根據馬德隆規則推論,但規則只係根據觀測歸納出來,就係其中嘅例外。
  5. Pekka Pyykkö, Peter Schwerdtfeger (2004), Relativistic electronic structure theory, p 23.
  6. Pekka Pyykkö, Peter Schwerdtfeger (2004), Relativistic electronic structure theory, p 23.(review)
  7. 7.0 7.1 Walter Greiner and Stefan Schramm, Am. J. Phys. 76, 509 (2008), and references therein.
  8. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/603220/transuranium-element
  9. S. Cwiok, P.-H. Heenen and W. Nazarewicz (2005). "Shape coexistence and triaxiality in the superheavy nuclei". Nature 433: 705.
  10. See for example R. Eisberg and R. Resnick, Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles, Wiley (New York: 1985).
  11. James D. Bjorken and Sidney D. Drell, Relativistic Quantum Mechanics, McGraw-Hill (New York:1964).

睇埋[編輯]

出面網頁[編輯]