希望提出的“超级表”周期表结束纠纷

门捷列夫元素周期表的标志性庆祝今年150周年,两位研究人员试图理解它的“周期性”到底是什么意思。这个词反映了化学性质的复发的列表元素,但即使在今天歧义和争论最好的方式来表示这些规律表中仍然存在。威尔默里尔和吉尔勒莫雷斯特雷波马克斯-普朗克研究所的数学科学在莱比锡,德国,希望他们的数学分析的正式结构的周期性系统”这样可能会帮助解决这些争端。

有两个方面——周期系统的元素门捷列夫首先叫它。首先有一个顺序排序的元素——这是门捷列夫根据原子量,但是今天原子序数Z和更基本的认可。第二有相似的分组元素的属性。然而没有独特的方式,这就是为什么,例如,氢应该去哪里不太清楚,和镧或镏是否应该坐在下面钪和钇。

而不是争论哪个表是“正确的”或“最佳”,这两个研究人员找数学描述,包括所有的选项。排序和分类的几种可能性提出不同的周期系统的元素,以及它们之间的关系形成一个上层建筑,“雷斯特雷波说。没有“最终”元素周期表,但有一个最终的上层建筑包含他们所有人。

设置表

描述这个“超级表”,您必须选择分类和相似性的标准。尽管第一个是一般现在Z,这不是明显,必须这样。门捷列夫软糖订购所需的原子量让他表符合化学性质,将之前碲碘为例。雷斯特雷波和诚实的说,元素周期表的一些理论研究扩展到一个假想的172个元素也要求顺序倒置Z为了适应电子配置之间的相似之处。原子序数的当前命令可能需要重新评估处理周期系统的扩展,“雷斯特雷波说。

第二个元素的分析是系统的组件之间的相似之处。这些可以是任何化学性质——例如,钠和钾都结合氯在1:1的比例。这种方法的核心是门捷列夫的想法,“雷斯特雷波说。”对他来说,一个元素是由元素形成化合物的特征和组合的比例。

任何这样的共享属性的图可以表示成一个链接连接节点代表元素。两个节点之间的链接需要不仅仅是——他们可以团结几个。雷斯特雷波比较这三个人在一个音乐三:连接不只是一组二进制双之间的联系,但一组形式。结果结构描述这些关系被称为超图——就像一个“边缘”加入网络节点,但也与“hyper-edges”代表非二进制集。

所有可能的元素周期表因此可以包含由一个超图定义的元素之间的关系。任何给定的表是一个特殊的超图的投影。试图迫使周期性的系统到一个实例太窄,“雷斯特雷波说。”就像试图理解一个雕塑只有照明的一个方面。化学家们在日常工作中实际使用不同的周期系统,根据他们的需求。我们并不是真的在庆祝150年的一个元素周期表,而是底层结构,化学的关系。

看待事物的新方法

这种方法的一个好处是,它可以揭示相关表的表示方式:是否,例如,他们本质上以不同方式显示相同的事情。但这两位研究人员认为他们的分析是适用更广泛,无论是在化学和超越。例如,有规律,相似性和周期的研究也在化合物和债券。里尔和雷斯特雷波展示他们的超图方法可以用来制定一种元素周期表的共价键,揭示了循环规律在债券的性质,每个元素形式。

但哲学家的化学罗宾·亨得利杜伦大学的问题把原子序数的价值Z只是一个可能的排序原则等等。”Z可以说是基本周期系统的排序功能,”他说。有可能是排序的元素的其他方式,但它是微不足道的存在,这种替代序及其意义需要证明。虽然门捷列夫使用原子量,亨德利说,“这是真的Z,衬底对他重要的相似之处。这就是化学元素总是对的。

亨得利奇迹如果方法可能阐明是否化学家的常见类别分组元素——例如,碱金属和卤素-基础和独特的或有些武断和问题特定的。如果持续这样的高阶类别分组元素分组相似的不同种类的化学行为,这将表明,分类是健壮的和客观的,他说。

Leal雷斯特雷波认为分析的方法可能是有用的化学——例如,周期的研究特点和规律的社会系统。但这种数学方法理解周期系统仍处于初级阶段,雷斯特雷波说。“门捷列夫试图想出周期系统的代数表达式,但他认为数学是不够成熟来应对复杂性。,命令超图的数学,而新,仍然有许多事情要做。”