二原子分子和三原子分子的周期表.PDFVIP

中国科学: 化学 2012 年 第42 卷 第1 期: 1 ~ 8 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 论 文 二原子分子和三原子分子的周期表 * 孔繁敖 , 吴为强 中国科学院化学研究所, 北京100190 *通讯作者, Email: kong@ 收稿日期: 2011-03-29; 接受日期: 2011-08-02 doi: 10.1007/s11426-012-4495-z 摘要 门捷列夫元素周期表是自然科学中最重要的原则之一. 然而, 对于分子而言, 却缺乏 关键词 类似的表格. 本文提出两个分别对应于二原子分子和三原子分子的周期表. 这些分子周期表的 分子周期性 周期表 格式和门捷列夫原子周期表相似. 在这些表格中, 分子依照它们各自的族数G 和周期数P 分类 二原子分子 排列, G 是价电子的数目而P 则表示分子的尺寸. 分子的基本性质, 包括键长、结合能、力常数、 三原子分子 电离势、自旋多重度、化学反应活性以及键角等等, 都随着表中的G 和P 作周期性的变化. 二 分子性质 原子分子和三原子分子的周期性因而被揭示开来. 本文还进一步指出这种周期性是源出于分 子的壳状电子构型. 周期表中不仅包含了游离的分子, 还包含了多原子分子中的“赝”分子. 这 些周期表可用来从本质上分类分子, 广泛地预言分子的未知性质, 了解在多原子分子中赝分子 的作用, 以及开拓新的研究领域, 如芳香族、团簇或纳米微粒的周期性等. 因此这些表格不仅 能够引起多学科领域中科学工作者的关注, 而且还能引起理科学生们的兴趣. 1 引言 的周期表, 包括同核双原子分子周期表, 氧化物和卤 化物的周期表, 展现了这些分子的一些特定性质的 原子的周期性被公认为化学中最为重要的法则. 周期性变化, 例如跃迁矩[3, 4] 、核间距、电离势和解 在周期表中, 原子按照它们的电子构型而划分为不 离势等[5]. 然而, 图表中的规律性颇为模糊, 以至于 同的族, 而原子的性质则有周期性的变化. 于是有两 难以肯定分子的周期性的存在. 三十年前, 孔繁敖[6] 个有趣的问题出现了: 分子是否也存在周期性? 存 提出了一个简单的二原子分子周期表, 凭借当时有 不存在能把分子的性质和分子的电子构型相关联的 限数量的实验数据, 指出分子的性质会随该表作周 周期表? 在过去的一个世纪中, 人们为此做过许多 期性的变化. 然而, 这张表中所包含的只是游离的分 努力. 早在20 世纪30 年代, Clark 把二原子分子划分 子, 没有涵盖在多原子分子中的“赝” 二原子分子. [1] 成不同的族和周期, 组成原子的“周期矩阵” . 然而, Hefferlin 等[7, 8]根据群论来分类分子并且运用群动力 这些矩阵只是元素符号的简单组合而已, 缺乏具体 学去关联分子的性质, 但是其分子结构和分子的性