Elektronerne i det tungeste grundstof opfører sig meget usædvanligt
I den tunge ende af det periodiske system er forholdene generelt mere mudrede end i den mere velkendte del.
Det gælder ikke mindst for det grundstof, som pt. udgør slutningen på det periodiske system: Oganesson.
En ny kvantekemisk bereging viser, at elektronerne er fordelt på en helt usædvanlig måde, som er meget forskellig fra den struktur, der ses i atomer, der ellers kemisk set minder om ogenesson.
Det fremgår af en ny artikel i Physical Review Letters som Paul Jerabek fra The New Zealand Institute for Advanced Study har skrevet sammen med tre kolleger.
Analysen viser, at i beregningen af den såkaldte elektronlokaliseringsfunktion (ELF) er det helt afgørende at tage højde for relativistiske effekter.
For xenon og radon har relativistiske effekter kun meget ringe betydning, mens de totalt ændrer billedet for ogannesson.
Atomkernen er også anderledes
Jerabek og Co. har også lavet en beregning af atomkernen og kernelokaliseringsfunktionen og har set, at også kernepartiklerne (protoner og neutroner) har en mindre grad af lokalisering end i lettere grundstoffer.
Alt i alt er oganesson, som tilhører gruppen af ædelgasser, en meget usædvanlig én af slagsen og sandsynligvis meget mere reaktiv end andre grundstoffer i ottende række af det periodiske system.
Nu mangler vi bare, at kemikere og eksperimentalfysikere udvikler metoder til at bedre at kunne studere de supertunge grundstoffer, som produceres i meget ringe antal og ofte har meget korte levetider.
Lidt rodet
Sjovt at se den slags studier.
Jeg har ingen atomfysik baggrund, men det synes alligevel lidt logisk at det er vanskeligt at oprette struktur i de supertunge grundstoffer, så selvom det at resultatet ser lidt rodet ud og det er usædvanligt, så er det måske ikke så mærkeligt - eller hvad tænker mere lærte folk om dette?
Jeg spekulerer, er dette også et klart vink med en vognstang om at hvis tungere stoffer skal have en chance for at overleve i en rimelig tidsinterval, så kræver det samtidig at grundstoffet kan opnå en struktur i kerne og de omkringliggende elektroner?
relativistiske effekter
relativistiske effekter er ikke ukendt i det periodiske system og er fx benyttet til at forklare hvorfor kviksølv er flydende ved stuetemperatur.
Jeg tror det er en forkert antagelse at lede efter forklaringen på de tunge elementers korte halveringstid i en sammenhæng mellem elektronskyen og kernen. Dette er to vidt forskellige 'systemer'. Bevares, elektronerne vil iht kvantemekanikken have en vis sandsynlighed for at befinde sig tæt på / inde i kernen, men energiniveauerne er så forskellige at det næppe kan have en indflydelse.
Jeg kan kun komme på eet konkret eksempel på det modsatte og det er henfald ved såkaldt electron capture (EC) hvor en elektron indfanges i en protonrig kerne og en proton derved omdannes til en neutron med samtidig udsendelse af en elektron neutrino: 'Stripped' kerner frataget alle deres elektroner kan derved holdes i en ustabil tilstand og vil kun kunne henfalde hvis de indfanger en elektron fra omgivelserne.