大多数化学书籍描述的元素周期表只是一个特例

大多数化学书籍描述的元素周期表只是一个特例。这个化学元素的表格概述，可以追溯到Dmitri Mendeleev和Lothar Meyer以及其他化学家组织元素的方法，涉及化学元素隐藏结构的不同形式的表示。这是莱比锡马克斯普朗克科学数学研究所和莱比锡大学研究人员在最近的一篇论文中得出的结论。莱比锡科学家的数学方法非常普遍，可以提供许多不同的周期系统，这取决于有序和分类的原则 - 不仅适用于化学，还适用于许多其他知识领域。

它是自然科学的象征，在大多数化学教室中都是如此：元素周期表，正在庆祝今年的150岁生日。表格概述与Dmitri Mendeleev和Lothar Meyer密切相关，这两位研究人员在19世纪60年代根据原子质量和相似性创建了元素排列。今天它们按照从轻氢(一个质子)到合成的oganesson(118个质子)的原子序数(表示原子核中的质子数)进行分类。元素也被分类成组：同一列中的原子通常在其外壳中具有相同数量的电子。

周期表中的不同变体

乍一看，周期表似乎为当前已知的118个元素带来了明确的最终顺序。但外观可能具有欺骗性，因为许多事情仍然存在争议：科学家们并不同意钪和钇下第三组中究竟属于哪些元素。例如，镧和act的正确位置是有争议的。如果仔细观察一下，人们会在教室，演讲厅和教科书中发现元素周期表的略有不同的变体。

来自马克斯普朗克科学数学研究所和莱比锡大学的Guillermo Restrepo和Wilmer Leal并不感到惊讶。对他们来说，没有明确正确的元素排列; 根据应用于分类的标准，产生不同的周期表。原子可以根据电子构型(即它们的电子的数量和排列)，它们的化学行为，它们的溶解度或它们在地质沉积物中的出现来细分。现在广泛接受的是，化学元素应根据其原子序数排列，并根据其电子构型分组。但即使对于这种周期表，也有许多不同形式的表示。例如：作为具有各种凸起的螺旋形，金字塔形，

周期表背后的一个共同结构

Guillermo Restrepo和Wilmer Leal现在系统地研究了元素周期表的模糊性。这导致了除了化学之外也具有相当重要性的发现。因此，化学元素的所有形式的表示都基于共同的结构，数学家将其称为有序超图。Mendeleev和Meyer的古老元素周期表因此只提供了一般结构的表示，Guillermo Restrepo和Wilmer Leal现在假设。任何时候也可以从中得出新的安排。因此，Guillermo Restrepo将化学元素的顺序与光从不同方向落下的雕塑进行比较。“人物施放的各种阴影是周期表。这就是为什么有很多方法来创建这些表格。在某种程度上，期间表是预测。对元素周期表内部结构的预测。“

来自莱比锡的科学家们现在正试图确定已知的化学周期表所依据的隐藏数学结构。目前，他们已经确定了为建立周期表而必须满足的三个条件。首先，需要订购的对象。对于Mendeleev，Meyer和其他已知的化学元素周期表的创造者来说，这些是化学元素。这些物体必须根据某些特性排列，例如原子质量或原子序数(即质子数)。最后，需要一个标准来对象进行分组。Mendeleev和Meyer使用了化学相似性。

“如果满足这三个条件，也可以为其他化学物体创建周期表，甚至化学物质以外的物体，”Guillermo Restrepo说。他和Wilmer Leal通过观察94个元素和不同共轭的原子之间的化学键来证明这一点。94个单共价键的极化率，其中键根据一个键合原子的电负性和原子半径排列。例如，氟，氯或氧是高度电负性的并且在化合物中呈现相对小的原子半径。然后根据它们彼此相似的程度对债券进行分类。

“我们已经调查了近5,000种由不同比例的两种元素组成的物质，”Guillermo Restrepo解释道。“然后我们在这些数据中寻找相似之处。例如，钠和锂是相似的，因为它们以相同的比例与相同的元素结合(例如与氧气或氯，溴和碘)。我们因此发现我们可以使用的模式对元素进行分类。“

周期表作为网络而不是矩阵

在44类化学元素中，与门捷列夫和迈耶周期表的主要群体有一些相似之处。例如，碱金属钠和锂存在于一组中，因为它们与卤素如氯或氟形成相同的简单盐。与元素本身一样，四种卤素(氟，氯溴和碘)的键也存在于同一组中。但是，也存在与传统周期表中的分类显着不同的分类。例如，碳和硅不再属于同一类，因为它们形成非常不同的化合物。

化学键的周期表的表示也与元素的经典周期表的熟悉的矩阵状排列无关。相反，94个共价键表示在不同颜色的圆圈中。每个圆圈代表一个化学键，而colou象征着属于44个群体中的一个。因为现在有两个标准被用于排序，所以原子不再有任何明确的顺序(如门捷列夫和迈耶的表格) - 数学家说的是偏序。因此，圆圈通过一个或多个箭头连接到其他圆圈，从而创建有序超图。

其他科学领域的周期表

该化学元素及其化合物也可以用完全不同的周期表表示 - 取决于基本顺序和分类原则。更重要的是：许多其他科学领域的对象及其应用也可以安排在周期表中。例如，有序超图用于信息系统和Web挖掘。在考虑各国时也会出现可能的定期系统; 这些可以根据社会或经济指标以及地理邻近度或文化相似性进行分类。其他例子可以在工程，环境科学，社会学和许多其他学科中找到。科学家不仅研究周期系统，因为它们对化学很重要，但最重要的是，因为它们在许多其他学科中的应用。