沉重元素化学中最高氧化状态的物理起源和周期性
Lian-Wei Ye1, Han-Shi Hu1, W H Eugen Schwarz1,2
1Department of Chemistry, and Engineering Research Center of Advanced Rare-Earth Materials of the Ministry of Education, Tsinghua University, Beijing 100084, China.
这项研究回顾了重元素的最高氧化状态 (HOS) 的趋势,揭示了超出简单周期表规则的意想不到的模式. 它强调了电子结构和环境因素如何影响HOS,特别是对于过渡金属和活性化物.
科学领域:
- 化学 化学 化学
- 量子化学 是一个量子化学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 自从它的理论框架在1700年左右开始以来,原子氧化状态 (OS) 的概念已经显著发展.
- 最近的IUPAC定义提供了OS的规则,但特定的化学观测,特别是重元素,需要量身定制的解释.
- 了解最高氧化状态 (HOS) 对于表征元素化学至关重要.
研究的目的:
- 审查和更新对重原子化合物的最高氧化状态 (HOS) 之前意想不到的趋势的解释.
- 系统地调查周期表中HOS的规律性,重点关注d和f块元素.
- 阐明HOS的模式,识别与已确定的教科书规则的系统偏差.
主要方法:
- 在周期表中对HOS规律性的系统调查.
- 应用密度函数近似和先进的量子化学方法来研究电子结构.
- 对HOS值的概念分析,考虑热力学环境和体相互作用能力.
主要成果:
- 在周期表中确定了对HOS的简单教科书规则的系统偏差.
- 观察到核心-值 (CV) 轨道能量差距影响sp块元素中的HOS趋势,导致HOS
g. - 发现d过渡金属和活性化物表现出更均的HOS变化,最大值在8~±1左右,而兰化物表现出两个较低的HOS最大值.
结论:
- 元素的HOS受价值电子数,激活分数和环境条件的影响.
- 在HOS中的常规趋势被特定的电子结构中断,特别是在sp-block元素中.
- 较重的元素,特别是过渡金属和活性化物,与较轻的元素和化物相比,显示出明显的HOS模式.
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