Но надежды на возможность синтеза «островных» элементов с магическими значениями Z породили и другое, весьма интересное направление исследований. Чтобы облегчить задачу определения химической природы того или иного «сверх элемента» (разумеется, при условии осуществления его синтеза), необходимо было заранее иметь представление о его важнейших свойствах. Их было рискованно предсказывать, исходя лишь из структуры периодической системы и свойств элементов — предполагаемых аналогов из ее предшествующих периодов. Пример актиноидов показывал, что у элементов гипотетического восьмого периода могло бы наблюдаться необычное изменение химических свойств по мере роста Z. Поэтому ученые прибегли к расчетам, основанным на квантово-механических методах. Эти очень сложные расчеты можно производить лишь с помощью ЭВМ. В программы расчетов закладывались и сведения о свойствах элементов предшествующих периодов. Интересно отметить, что степень надежности таких расчетов выше, чем в случае оценки относительной стабильности тяжелых ядер, о чем говорилось выше. Рассчитывались электронные конфигурации атомов и оценивались количественно некоторые важнейшие свойства соответствующих элементов. Такие расчеты были проведены для еще неизвестных элементов седьмого периода, всех элементов восьмого (он должен был бы содержать 50 элементов со значениями порядковых номеров от 119 до 168) и даже еще более далеких элементов девятого периода.
Это направление исследований (кстати говоря, метко и не без чувства юмора окрещенное одним из ученых «компьютерной химией») привело к весьма неожиданным результатам. Мы расскажем о наиболее интересных из них.
Химия «недостающих» элементов седьмого периода (Z равно 108—118) остается ныне за гранью известного. Ее можно оценить лишь «компьютерным» методом. Согласно расчетам, после завершения 6^-подоболочки у «экартути» происходит заполнение 7/мгод обол очки в атомах элементов с Z, равным 113—118, т.е. седьмой период завершается «экарадоном».
Иными словами, в последовательности построения электронных конфигураций атомов здесь не предвидится аномалий. По-другому обстоит дело с предсказываемыми свойствами соответствующих элементов. В таблице 5 приведены некоторые свойства элементов с Z, равным 113—120 (по данным американского химика О. Келлера), причем элементы N° 119 и 120 являются 8^-элементами, и ими начинается восьмой период. Вот наиболее интересные выводы: 1) по современным данным, для «экасвинца» (Z = 114) окислительное состояние 4-4 может вообще не проявляться; 2) элемент с Z = = 115 («экависмут») должен быть чрезвычайно устойчивым в степени окисления + 1, в то время как эта степень окисления вообще неизвестна для элементов Уд-подгруппы. Появились и другие предсказания, которые, однако, выглядят слишком парадоксальными, чтобы имело смысл перечислять их на страницах нашей книги.
Если у гипотетических элементов седьмого периода по оценкам компьютера, так сказать, «игра идет» более или менее в пределах правил, то расчеты для элементов восьмого периода выдают целую «обойму» неожиданностей.
Главная из них заключается в том, что наличие первого 8р-электрона предсказывается для электронной конфигурации атома элемента с Z = 121, т. е. /7-электроны появляются сразу после заполнения s-подоболочки. Раньше такая последовательность наблюдалась только у элементов, составляющих второй и третий периоды системы. У элемента с Z=126 в атоме занимает место второй 8/7-электрон, и этот- «тандем» сохраняется в конфигурациях атомов большого числа последующих элементов.
|