更新的周期表：俄罗斯科学家提出了订购元素的新方法

元素周期表主要由俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫（Dmitry Mendeleev（1834-1907）创建，去年庆祝了其150周年。很难夸大它作为化学组织原理的重要性-所有崭露头角的化学家从他们的教育的最早阶段就开始熟悉它。

考虑到表格的重要性，可以认为元素的顺序不再是争论的话题，这是可以原谅的。但是，俄罗斯莫斯科的两名科学家最近发布了一份新订单的建议。

首先让我们考虑一下元素周期表是如何开发的。到18世纪后期，化学家已经清楚了元素与化合物之间的区别：元素在化学上是不可渗透的（例如氢，氧），而化合物则是由两种或更多种元素组合而成，其性质与它们的组成元素完全不同。到19世纪初，已经有大量的间接证据证明了原子的存在。到了1860年代，可以按相对原子质量的顺序列出已知元素，例如，氢为1，氧为16。

当然，简单列表本质上是一维的。但是化学家知道某些元素具有相当相似的化学性质：例如锂，钠和钾或氯，溴和碘。似乎有些重复，通过将化学相似的元素彼此相邻放置，可以构建二维表。元素周期表诞生了。

重要的是，门捷列夫的元素周期表是根据观察到的某些元素的化学相似性凭经验得出的。直到20世纪初，原子的结构被确立之后，随着量子理论的发展，人们才对它的结构有了理论上的理解。

现在，元素是按照原子序数（原子核中被称为质子的带正电粒子的数量）排序的，而不是按原子质量排序的，但也按化学相似性排序。但是，后者现在是遵循以规则间隔在所谓的“壳”中重复的电子排列而得出的。到1940年代，大多数教科书都带有类似于我们今天看到的元素周期表，如下图p所示。

今天的元素周期表

认为这将是事情的结局将是可以理解的。但事实并非如此。互联网的简单搜索将揭示元素周期表的各种版本。有短版本，长版本，圆形版本，螺旋版本，甚至是三维版本。可以肯定的是，其中许多只是传达相同信息的不同方式，但是在某些元素的放置位置仍存在分歧。

某些元素的精确放置取决于我们希望突出显示的特定属性。因此，优先考虑原子电子结构的元素周期表将与主要标准为某些化学或物理性质的表不同。

这些版本之间相差不大，但是其中某些元素（例如氢）可能会根据人们希望突出显示的特定属性而有很大不同。有些表将氢排在第1组中，而另一些表则排在第17组的顶部。有些表甚至将其单独放在一个组中。

但是，从根本上讲，我们还可以考虑以一种非常不同的方式对元素进行排序，即不涉及原子序数或不反映电子结构的元素-还原为一维列表。

新提案

科学家Zahed Allahyari和Artem Oganov最近在《物理化学杂志》上发表了以这种方式对元素进行排序的最新尝试。他们的方法是在他人的早期工作的基础上，将每个门捷列夫编号（MN）分配给每个元素。有几种方法可以得出这样的数字，但是最新的研究使用了可以直接测量的两个基本量的组合：元素的原子半径和称为电负性的特性，该特性描述原子将电子吸引到自身的强度。

如果一个人按其MN对元素进行排序，那么毫不奇怪，最近的邻居拥有相当相似的MN。但是，更有用的是将这一步骤更进一步，并基于所谓的“二元化合物”中组成元素的MN构建二维网格。这些是由两种元素组成的化合物，例如氯化钠，NaCl。

这种方法的好处是什么？重要的是，它可以帮助预测尚未生成的二元化合物的性质。这对于寻找未来和现有技术可能需要的新材料很有用。毫无疑问，随着时间的流逝，它将扩展到具有两个以上元素成分的化合物。

通过考虑以下p中所示的元素周期表，可以很好地说明寻找新材料的重要性。该表不仅说明了这些元素的相对丰度（每个元素的框越大，它的数量就越多），还强调了与在我们的日常生活中无处不在且必不可少的技术相关的潜在供应问题。

周期表显示元素的相对丰度。

以手机为例。其制造中使用的所有元素均通过电话图标标识，您可以看到一些必需元素正变得稀缺-它们的未来供应量不确定。如果我们要开发避免使用某些元素的替代材料，那么从其MN订购元素中获得的见解可能会在该搜索中证明是有价值的。

150年后，我们可以看到元素周期表不仅是一种至关重要的教育工具，而且对于研究人员寻找重要的新材料仍然有用。但是我们不应该将新版本视为较早版本的替代品。拥有许多不同的表和列表仅有助于加深我们对元素行为的理解。

由布里斯托大学化学教授尼克·诺曼（Nick Norman）撰写。

最初发表在《对话》上。