精彩问答

Q

元素周期表中过渡元素的熔沸点有没有类似于碱金属和卤族元素的变化规律呢?

A

  过渡金属元素的熔沸点没有类似碱金属或卤素那样的变化规律,但也不是完全没有规律可循,还是有一定的规律的。我们可以看到,稳定元素中,熔沸点与元素单质密度有一定的相关性,高熔点元素聚集在在第6周期的W元素附近,这些元素也基本上都是密度最大的金属。而周期表中随着与W元素的远离,熔点大致上呈降低的规律,但也并不完全线性。

  赵爱迪 中国科学技术大学

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Q

为什么石墨烯与普通石墨的物理化学性质有着很大的区别?是因为派电子共轭嘛?

A

  际上石墨烯就是普通石墨中的一层,都具有pi电子共轭。之所以与普通石墨的物理化学性质差别较大,主要是因为单层的石墨即石墨烯,失去了与其他石墨层的层间耦合,从而导致两者的能带结构尤其是影响物理和化学性质的费米面附近的电子结构出现显著不同,表现在宏观的物理和化学性质上出现较大的差别。此外,单层石墨烯具有极大的比表面积,这也是与普通石墨化学性质差别的一个很重要的因素。最近物理学家们发现将两层石墨烯叠在一起,如果它们之间旋转一个特定的小角度(也被称为魔角),将会发生十分巨大的性质改变,使原本并不超导的石墨烯变成超导体。这正是石墨烯这一类二维材料的神奇之处。目前在这方面的研究方兴未艾,还有很多有趣且重要的奇特性质有待发现。

  (赵爱迪 中国科学技术大学

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Q

元素的质子数是如何确定的?

A

  元素的质子数其实就是原子序数和核电荷数,因为原子核中的中子不带电,只有质子带有电荷。历史上,元素的核电荷数是物理学家亨利莫斯莱在1913年通过元素的X射线光谱发现了莫斯莱定律,从而得到了元素的原子序数即质子数。莫斯莱定律是一项实验得到的经验定律,大致可表述为X射线波长的倒数即频率与原子序数减1的平方存在线性关系。这一发现对于元素周期表的确定十分重要,足以获得诺贝尔奖,很可惜莫斯莱1915年就在战争中英年早逝,从而错过了诺贝尔奖的机会。

  赵爱迪 中国科学技术大学

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Q

两性金属只能在第三主族寻找吗?

A

  不是的,两性金属并不只在第三主族中。两性金属的指即能与酸反应又能与碱反应的金属。例如铍就是既能与酸反应,又能与碱反应。但是铍是第二主族。所以除了像第三主族的铝,铟,铊,还有铍,锌,锗,锡,铅,锑,铋。

  余彦 中国科学技术大学;吴思 中国科学技术大学

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Q

稀土元素和微量元素的区别是什么?

A

  稀土元素是镧系的15个元素和同族的钇(Y)和钪(Sc)共17种元素的统称。因为瑞典科学家在提取这些元素时应用了稀土化合物,所以得名为稀土元素。而微量元素是相对于主要元素(大量元素)来定义的,它取决于研究对象。微量元素中的“微量”是相对于研究体系而言的,因研究对象不同而异,并没有统一认可的绝对量。例如人体中的微量元素通常指低于人体体重0.01%的矿物质元素;岩石中的微量元素则是基于地球化学行为定义的,包含稀土元素、铂族元素、过渡金属元素、高场强元素、低场强元素。

  余彦 中国科学技术大学;吴思 中国科学技术大学

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