(根据相关资料做了简单的整理,非江湖贴。相信很多人以前见到过,我也是高中做化学竞赛题时偶然发现的,很感兴趣。)
2005年1月美国科学家在Science上发表论文,宣布发现了Al的超原子结构,并预言其他金属原子也可能存在类似的结构,这是一项将对化学,物理以及材料领域产生重大影响的发现,引起了科学界的广泛关注.并在质谱仪检测到稳定的Al13—和 Al142+等。
这种超原子是在Al的碘化物中发现的,以13个Al原子或14个Al原子形成Al13或Al14超原子结构,量子化学计算结果表明,Al13形成12个Al在表面,1个Al在中心的三角二十面体结构,Al14可以看作是一个Al原子跟Al13面上的一个三角形的3个Al形成Al—Al键而获得的.文章还指出,Al13和Al14超原子都是具有40个价电子时最稳定.对Al13和Al14的Al—Al键长的测定十分困难,而理论计算表明,Al13,和Al14中的Al—Al键长与金属铝的Al—Al键长相当,Al13、Al14的性质很像现行周期表中某些主族元素,铝的“原子群”(如Al13、Al14、Al37)各具有与某种元素相似的化学性质,并符合元素周期律中的某些规律.例如:Al13与卤素具有相似的化学性质, Al13-离子具有惰性气体元素的性质,可推测Al14的化学性质与碱土金属元素相似已知当这类超原子具有40个价电子时最稳定。通过第一原理方法对Aln0,-1,+1(n=3~15)团簇进行计算,研究了它们的几何结构、平均最近邻原子间距、平均配位数、成键结合能、相对稳定性及电子密度空间分布随团簇尺寸变化的关系。研究发现,随着团簇的长大,团簇平均最近邻原子间距、平均配位数及成键结合能单调增大,在相同团簇尺寸下,阴离子团簇具有比中性及阳离子团簇更高的成键结合能。对团簇相对稳定性的分析表明,团簇 Al6、Al12、Al7+、Al13+、Al14+、Al6-、Al13-有较好的稳定性。
有人预言这些物质的发现和相关科学的发展将使化学周期表展现新的面貌
参考资料:
1:
2006年材料科学与工程新进展
2:
《化学教育》-2006年27卷12期-5-7,22页
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