巨大的oganesson没有电子壳层

Oganesson，也被称为118号元素，因其在元素周期表中的正式位置而得名:“on”后缀表示它位于惰性气体的底部。但对于其他一些超重元素，化学性质的周期性被打乱了。那么oganesson真的像它家族的其他成员吗?

它的寿命太短，数量太小，无法用实验来探究这个问题。但新西兰和美国的一个研究小组现在对这种元素的电子结构进行了最先进的计算，他们预测oganesson可能是一种非常不寻常的原子。¹

在纸面上，oganesson具有封闭亚壳层的稀有气体电子构型，以填充7结尾p壳。但是理论化学家彼得Schwerdtfeger新西兰梅西大学的核物理学家理论物理学家维特尔美国密歇根州立大学的一名研究人员和他们的同事预测，围绕如此巨大的原子核运行的电子受到扰动，会或多或少地完全失去壳层结构，变成一种弥漫的电荷“气体”。

原子实验

有些放射性超重元素是通过用加速离子轰击重目标而人工制造出来的，这些元素在化学实验中停留了足够长的时间，在化学实验中，这些元素被色谱分离，一次一个原子地检查它们的价态。例如，这些实验已经表明，元素104和105——钌和铷——从它们在周期表上的位置上多少偏离了预期的行为，而元素106(海硼)则没有。²这些不规则现象源于电子能量的变化，这些电子能量是由围绕这样大质量原子核的接近光速的速度引起的。迄今为止化学上研究的最重的元素是114号元素氟元素，它的一些同位素的半衰期相对较长，只有1-2秒。^3.

Oganesson是以俄罗斯科学家Yuri Oganessian的名字命名的谁多年来领导了超重元素的研究工作杜布纳联合核研究所。118号元素于2002年在杜布纳首次被发现，但该发现的认同度和优先级仅由德国科学院确认2015年国际纯粹与应用化学联合会。名字是去年11月正式承认。

由于半衰期不到一毫秒，oganesson最容易获得的同位素(oganesson-294)无法进行化学检查。核物理学家说:“像oganesson这样的元素的生成速度非常低，在可预见的未来还不能对其性质进行化学测试。保罗Heenen比利时布鲁塞尔自由大学教授。所以计算是了解其行为的唯一方法。

电子气

利用现有的量子化学方法计算其电子结构是一项艰巨的任务Pekka Pyykko赫尔辛基大学的科学家说Schwerdtfeger和他的同事的计算是“目前最好的”。

研究人员说，相对论效应对oganesson非常重要。它们特别出现在“自旋-轨道”耦合中——电子自旋和轨道运动之间的相互作用。大耦合使壳层结构——在一种称为电子定位函数(ELF)的测量中，可以看到嵌套的同心模式——被抹黑到近乎不可见的程度。电子的分布几乎就像在一种均匀的气体中，称为费米气体。

Schwerdtfeger说，随着原子变重，这种效应是渐进的。“但oganesson与其他稀有气体原子有很大不同，因为它的壳层在ELF图中几乎看不见，”他补充道。“奥甘内松非常接近费米气体的极限情况。”

类似费米气体的电子很不稳定，很容易极化，这意味着oganesson原子应该经历强大的范德华力。Schwerdtfeger说:“根据我们的预测，oganesson在室温下不是气体而是固体。”“(与其他稀有气体相比)它也更容易发生化学结合，比如甲烷。p由于存在非常大的自旋轨道不稳定，电子更容易被移走。”

研究人员还计算了oganesson核中质子和中子的结构。对于大多数元素来说，这种结构也具有壳状结构，但计算表明，在oganesson中，这种结构对于中子来说是模糊的。然而，质子却保持着一些壳状的顺序。

Heenen说:“这些结果表明，超重原子和原子核的性质确实不同于人们所期望的轻元素的简单延续。”但他补充说，“在oganesson的生产速度提高几个数量级之前，理论预测的实验证实是无法设想的。”