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宇宙元素家族的兴衰秘辛: 热度 19 kiwaho 2017-5-6 10:39; 元素家族按其核内质子数的多寡论资排辈，每家的兄弟姊妹就是其同位素。如果来一次“人口”普查的话，能窥探各家难念的经，揭示其兴衰的历史秘辛，或许还能从大自然那里得到深奥的启示。先从两头说起。众所周知的氢是第一号家族，也是全宇宙保有量最多的元素，更是人体不可或缺的组成元素，它和氧的组合就是普通得不能再普通的水了。健在的仅俩：氕1H和氘2H。氘氚核聚变更被寄予未来能源之星的厚望。铀家是现世可现用的序数最高，位居92号的重核家族。人类生活早已间接地与其发生关系：家喻户晓都在用的电力能源，很大一部分来自铀家老幺235U核裂变。它粉身碎骨既能造福人类，也能毁灭人类，所以要防止核武扩散。再瞅一眼那些也许大自然原本就不愿创生的家族，可能由于它们个个都太重，大自然的基本粒子质子和中子不够用，即便造出来也大同小异，且与铀和钍的衰变产物雷同，故而没让他们投胎，被当作腐败的“大老虎”提前打掉了。这些共有7 个家族：镤Pu 91 号，锕Ac 89 号，镭Ra 88 号，钫Fr 87 号，氡Rn 86 号，砹At 85 号，钋Po 84 号。再说绝户的低序号家族。很不幸，历史的漫漫长路上，岁月这个无情无义又无敌的杀手，干掉了两个家族：锝Tc 43 号，以及钷Pm 61 号。眼看这俩家的前后院邻居家家活得美滋滋的，我就深深替这两家惋惜！其中最不幸的一家是Pm 钷，盘古开天地后不到18 年，这家就夭折了一半。另一个序号仅43 的Tc锝家族，也只熬了410 万年就夭折了一半。锝元素在肿瘤治疗医学领域大有用途，可惜只能用昂贵的粒子对撞机人工合成，算是不得已的替天行道吧。绝户的规律：序数都为奇数，两户相差18，尤其是核结构极不稳定。其实也可说没规律，死记43和61两号就行。给人类的启迪：锝钷两家“血”的教训暗示我们，组建或发展壮大队伍的时候，一定不要让核心的强势成员恰好43或61个，最多也不要超过92（铀）个。否则激烈的内斗一定会导致分崩离析。仅举3例：梁山好汉108将的大结局只能是垮掉；中共政治局委员数25人相当于稳定的独子锰家；还有人担心美国的加州会分裂出去，简直杞人忧天，殊不知50个州组成的合众国相当于超级稳定的锡大家！幸好大自然虽然缺了锝，但并不缺德，剩下的元素家族，除了铀和钍之外，家家拿到了永垂不朽的保证书。铀家基本半条命没有了，因为该家老大238U 其半衰期45 亿年，尽管老幺235U 半衰期仅7 亿年，但另外半条命那还要苟延一段时间。地球的诞生至今已有45 亿年了，据此可估算铀家老幺已经时日不多了，这就是为何裂变核燃料即将用罄的根本原因。钍家族半命140亿年，据称宇宙奇点大爆炸已经过去140亿年，那就是说钍家的半边门已垮了。近年来，以钍代铀下一代核燃料的研究很火，但仍未进入商业阶段。家丁最最旺的要数锡Sn 50 号元素，兄弟姐妹10口健在，大家风范全宇宙独此一家： 112Sn 、114Sn 、115Sn 、116Sn 、117Sn 、118Sn 、119Sn 、120Sn 、122Sn 、124Sn 。这个锡家独受造物主垂青，堪称天然的宇宙核心家庭，天意要让锡大大万岁，万万岁！锡家尊为名门望族的理论自信在于：质子为中等偶数50，原子量中庸，介于最苗条的氢1H和最肥胖的铀238U之间，存在10个同位素的稳定谷。锡的重要功效就是焊接，它是焊锡丝的主要成分。从下图元素周期表可见，锡稳居中央，是团结前后左右全部群众元素的枢纽。从人生哲学上看，成功人士都学会了锡的焊接本领，将自己牢固地“焊接”于各种高价值的人际关系，和社会关系的网络中。尤其在中国，不会搞关系要么寸步难行，要么怀才不遇而终一事无成。最后看看独子家庭有哪些：铍Be 4 号的9Be ，氟F 9 号的19F ，钠Na 11 号的23Na ，铝Al 13 号的27Al ，磷P 15 号的31P ，钪Sc 21 号的45Sc ，锰Mn 25 号的55Mn ，钴Co 29 号59Co ，砷As 33 号的75As ，钇Y 39 号的89Y ，铌Nb 41 号的93Nb ，铑Rh 45 号的103Rh ，碘I 53 号的127I ，铯Cs 55 号133Cs ，镨Pr 59 号的141Pr ，铽Tb 65 号的159Tb ，钬Ho 67 号的165Ho ，铥Tm 69 号的169Tm ，金Au 79 号197Au ，铋Bi 83 号的209Bi，钍Th 90号的232Th 。独子家族的起码规律：序数或质子数为奇数，中子数为偶数，但铍和钍例外。还有不少二胎家族，与独子家族类似，都是“计划生育”的模范。特定元素的稳定同位素个数在3至9之间，属于多子家族，且绝大部分质子数是偶数。我就不一一列举了，有兴趣的读者自己深挖。给人类繁衍的启示：宇宙共有254种稳定核素，分布在80个元素家庭，每户平均254/80 = 3.2“口”，这暗示着人类社会推行独生子女是违背天意的，最好顺天意每家平均生育3.2名子女！名字最变态的家族：51 号锑 Sb ，英文Antimony ，意即跟钱过不去，怪不得中文是SB，再傻的人也爱钱啊！当然，假设有朝一日共产主义实现了，到那时金钱真的会成为粪土，这得另当别论。名字最让人喜爱的是已经绝户的钷，英文Promethium，它代表的是给人类带来火种的希腊大神：普罗米修斯。该家的同位素，科学界研究得很不充分，我非常不满意。研究透了，说不定能给人类真的带来取之不尽的清洁能源呢！我已经找好接替235U 铀的新核能同位素，但已不靠裂变或聚变释放能量。它的核废料将无任何负面作用，对人体完全无害，可惜能量密度仅为铀的2% ，约2000GJ/kg，可喜的是仍然至少达到常规化学反应的1至10 万倍以上！且功率密度或可大过铀堆，理论上限23MW/kg。该同位素肯定不会是储量很大的元素，且一定不会出自独子家族，在其家族内的丰度一般是垫底的，但分离难度比铀浓缩低的多。其实大自然早就钦定好了少数同位素可以用于核能，且一定不会让其轻易获取。可怜人类至今仅知道铀家的235U：其家族内丰度仅占0.7%，还要费老鼻子劲开动大量离心机阵列，才能与占99.3%的废材老大238U分离开来。倒底是啥同位素？卖个关子，暂时不告诉你！一旦公开，作为下一个全球战略资源，势必极大冲击矿产资源的市场。; 6326 次阅读|37 个评论

关于降低硫化氢超导条件的一些想法: jiazhang55 2017-3-28 19:11; 我们没有条件做实验，但我看过一些超导方面的论文。也对超导的理论有一些了解。库珀对，其实就是电子的最低能太的一种现象，这也是量子计算机里面的一些应用。我将库珀对称为高纠缠度现象，当然在量子距离波函数的图样中，也有体现。其实，制造这种现象的方法，除了温度，也许就只有压强了。量子纠缠度的宏观表现也只有这两种吧。既然我们知道超导与最低能太有关，我们从原子尺度分析，最低能太一个最大的影响者就是原子核了，哪里聚集了太多的能量，以至于电子主要受其影响。而原子核的能量越小，电子受其影响越少，那么电子就越容易表现最低能太。所以会有加压的缘故，使得电子更加自由，所以更容易超导。原子核能量最小的就是H了，所以H越多越好。但有人会问周期表后面的元素不是有更多更好的自由电子么？其实电子的自由度与库珀对的纠缠度，并不是线性的，而是类似于半导体的导电曲线。因为越往后，原子核的能量变得很大，反而提高了超导条件。而且天然的两电子链接方式的元素也不多，无法形成更好库珀对（最低能太）。说了这么多硫化氢的优点了，该说说缺点了，第一，H离子太少，这一点提高加压的数值，就是库珀对太少。第二，S离子的量太少，进一步提高了加压的数值，第三，硫离子的氧化能力太弱。这一点导致了超导温度的升高。当然，第三点当中，似乎可以将S换为CL，这完全不可取。因为原子核增加的干扰力，远远大于我们增加氧化力所提供的好处。那么，根据以上三点，我提出的解决办法是，混入大量氢气与与微量量氯化氢，在较高压下，可以提高这超导温度。; 个人分类: 交流感受|267 次阅读|0 个评论

Nature报道：铹元素第一电离能为4.96 eV: 热度 5 zhpd55 2015-4-10 09:07; Nature 报道：铹元素第一电离能为 4.96 eV 诸平 The first ionization energy for each element in the periodic table is represented by bar height. Energies for elements with blue symbols are theoretical predictions. Credit: Nature 元素周期表锕系元素 ( 原子序数Z= 89~103) 中的最后一种元素铹（ Lr ） , 是一种人工合成的放射性化学元素，其化学元素符号是 Lr ，原子序数 Z=103 ，属于过渡金属之一。它是 1961 年在美国加利福尼亚旧克利市劳伦斯放射实验室中，由吉奥索（ A. Ghiorso ）、西克兰（ T. Sikkeland ）、拉希（ A. E. Larsh ）等人由硼向锎轰击而合成的。 Lr 的半衰期很短，当中以铹 -262( 262 Lr) 的半衰期最长， t 1/2 =216 min 。 1961 年 4 月美国出版的《物理评论》中曾经登载过关于发现 103 号元素的最早报道。这种新元素是用约 70 百万 eV 的硼 -10 和硼 -11 的原子核轰击 3μg 的锎 -250 和锎 -249 获得的。发现者为了纪念回旋加速器的发明人、美国物理学家欧内斯特 · 劳伦斯 (Ernest O. Lawrence) 命名它为 lawrencium ，元素符号为 Lw ，后来改为 Lr 。关于 Lr 的第一电离势 1995 年以来就有多种预测结果，在 4.80 ～ 5.28eV 之间（见表 1 ）， 2014 年的预测结果为 4.934 eV。但是，在 2015 年 4 月 9 日，《自然》（ Nature ）杂志网站发表了日本、新西兰、德国、瑞士以及以色列等国科学家联合通过实验测定的结果， Lr 的第一电离势为 4.96 eV, 类似于周期表中第一族（ IA 族）元素的第一电离势。预测Lr的电子排布为 5f 14 7s 2 7p 1/2 1 。更多信息请浏览原文—— T.K. Sato , M. Asai , A. Borschevsky , T. Stora , N. Sato , Y. Kaneya , K. Tsukada , Ch. E. Düllmann , K. Eberhardt , E. Eliav , S. Ichikawa , U. Kaldor , J.V. Kratz , S. Miyashita , Y. Nagame , K. Ooe , A. Osa , D. Renisch , J. Runke , M. Schädel , P. Thörle-Pospiech , A. Toyoshima N. Trautmann . Measurement of the first ionization potential of lawrencium, element 103 . Nature ， 520 , 209–211. (09 April 2015). doi: 10.1038/nature14342 。; 个人分类: 新科技|17826 次阅读|10 个评论

普及化学知识的骑士教授: 热度 4 chemicalbond 2015-1-2 07:51; 最近的美国化学会的新闻网站报道了诺丁汉大学一位化学教授，Martyn Poliakoff，他因为在绿色化学方面的贡献获得英国皇家骑士称号（Knight) 。 http://cen.acs.org/articles/92/web/2014/12/Knighthood-Martyn-Poliakoff.html ，他还是皇家学会的副会长和对外秘书。根据官方网页【1】，每年入选骑士的人也不少（感觉像是评选劳模），化学方面的也有好几个。不过，这位貌似爱因斯坦的波利亚科夫教授还有点特别，因为他还建立了一个化学科普网页，传播各种化学知识，尤其是关于周期表和元素的物理化学性质 http://periodicvideos.com/ 【注：链接属于Youtube，需要翻墙；下面有网友提供了国内网站收入的有关讲座， http://open.sina.com.cn/course/id_283/ 。】看了一下碳元素的介绍，觉得很棒。有些问题很多化学博士都不一定很快就知道解答，他竟然可以用简单的语言几句话就生动地解释得很清楚。比如，金刚石为何无色而石墨是黑的？ http://periodicvideos.com/videos/006.htm 【注：链接属于Youtube，需要翻墙】想知道答案吗？那就去那个网站看看。无论你学了多少年的化学，都可能会有不少收获。参考【1】英国皇家最新入选骑士名单 https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/391424/NY2015_-_Text_file_of_all_lists.txt; 个人分类: 科普与新知|2590 次阅读|14 个评论

离子共价性及应用 1. ( 3.1. ) 离子共价性周期表概观: baijiab 2014-7-26 14:44; J. Am. Huilin Ins. 2014,5, 21. J ournal of American Huilin Institute ISSN2160-438X http://www.amhuilin.com/journal/jahi 英文原版： Int. J. Mol. Sci. 2010, 11, 4381-4406. IC-Model Full-Text 离子共价性及应用 3.1. 离子共价性周期表概观张永和美国惠林研究院 http://www.amhuilin.com 3.1. 离子共价性周期表概观自然值：图 1 显示了 IC 具有与其原子核电荷相同的数值范围。这种现象对于尚未经历过太多的屏蔽效应的顶部周期元素格外显著。原子的核电荷是一种有效核电荷，总是明显地低于实际核电荷 Z ，由于屏蔽的不完善，核电荷随着 Z 值的增加而增加，但速度较慢。在 IC 模型中，有效核电荷是由自然值 IE 决定而不是通过屏蔽常数来估算。离子共价性的连续性：图 1 和表 1 表明，离子共价性 IC 和电负性 X IC 均显示了离子共价性的特性。 IC 和 X IC 越大，其阳离子的共价性越大，离子性越小，反之亦然。总的来说，综观整个周期表，更右侧的元素具有更多的共价性，越向下的元素越具有离子性。 IC 和 X IC 从周期表的左下横跨整个 s 和 p 块到周期表的右上明显增加，而在大部分的列中自上而下降低。其趋势平行于 IE 的周期性趋势。离子共价性具有连续性，它改变了旧的离子性与共价性相抵触的二分法。所谓的“纯”离子键，就是电子完全从一个原子转移到另一个，当这一转让完成后，该 IC 的潜力将试图拉回这个电子到其原离子。若 IC 部分电子转移成功的话，离子间会有一些电子密度 n*(I av /R) ½ r c -1 , 这就成了共价键的情况。因此，“纯”离子和“纯”共价键可以被看作是两个极端的 IC 统一体。共价性的序列有离子性的度数。能量降低的杂化键：离子共价键程序运行了一个电荷升迁，电荷分布和能量降低的杂化程序。利用方程 2.1.5 和 2.1.6 ，我们得到了能量 - 降低了的杂化 IC 和 X IC 值，这些值比未杂化值明显偏低。例如，对于碳我们有能量降低了的 2sp 3 杂化： IC=4.320 和 X IC = 2.167 。在未杂化的情况下， IC 将会高到 5.702 ，所有未杂化的传统的电负性一般偏高 2.5 。; 个人分类: 身心函炼|956 次阅读|0 个评论

十二音律化学元素周期表: 热度 6 whjtj 2014-1-16 08:39; 十二音律化学元素周期表（王洪吉）音律族周期黄钟 I 阳律大吕 II 阴律太簇 III 阳律夹钟 IV 阴律姑洗 V 阳律仲吕 VI 阴律蕤宾 VII 阳律林钟 VIII 阴律夷则 IX 阳律南吕 X 阴律无射 XI 阳律应钟 XII 阴律 1 1 氢 H 2 氦 He 2 3 锂 Li 4 铍 Be 5 硼 B 6 碳 C 7 氮 N 8 氧 O 9 氟 F 10 氖 Ne 3 11 钠 Na 12 镁 Mg 13 铝 Al 14 硅 Si 15 磷 P 16 硫 S 17 氯 Cl 18 氩 Ar 4 19 钾 K 20 钙 Ca 21 钪 Sc 22 钛 Ti 23 钒 V 24 铬 Cr 25 锰 Mn 26 铁 Fe 27 钴 Co 28 镍 Ni 5 29 铜 Cu 30 鋅 Zn 31 镓 Ga 32 锗 Ge 33 砷 As 34 硒 Se 35 溴 Br 36 氪 Kr 6 37 铷 Rb 38 锶 Sr 39 釔 Y 40 锆 Zr 41 铌 Nb 42 钼 Mo 43 锝 Tt 44 钌 Ru 45 铑 Rh 46 钯 Pd 7 47 银 Ag 48 镉 Cd 49 铟 In 50 锡 Sn 51 锑 Sb 52 碲 Te 53 碘 I 54 氙 Xe 8 55 铯 Cs 56 钡 Ba 57 镧 La 58 铈 Ce 59 镨 Pr 60 钕 Nd 61 钷 Pm 62 钐 Sm 63 銪 Eu 64 钆 Gd 65 铽 Tb 66 镝 Dy 9 67 鈥 Ho 68 鉺 Er 69 铥 Tm 70 镱 Yb 71 镥 Lu 72 铪 Hf 73 钽 Ta 74 钨 W 75 铼 Re 76 锇 Or 77 铱 Ir 78 铂 Pt 10 79 金 Au 80 汞 Hg 81 铊 Tl 82 铅 Pb 83 铋 Bi 84 钋 Po 85 砹 At 86 氡 Rn 11 87 钫 Fr 88 镭 Ra 89 錒 Ac 90 钍 Th 91 镤 Pa 92 铀 U 93 鎿 Np 94 钚 Pu 95 镅 Nm 96 锔 Cm 97 锫 Bk 98 锎 Cf 12 99 锿 Es 100 鐨 Fm 101 钔 Md 102 锘 No 103 铑 Lr 104 鑪 Rf 105 Db 106 Sg 107 Bh 108 Hs 109 Mt 110 Ds 13 111 錀 Rg 112 Uub 113 Uut 114 Uuq 115 Uup 116 Uuh 117 Uus 118 Uuo; 个人分类: 自然科学|4656 次阅读|12 个评论

[转载][转] 化学元素周期表，太给力了！: yinqingqing88 2013-12-11 11:39; 我是氢，我最轻，火箭靠我运卫星；我是氦，我无赖，得失电子我最菜；我是锂，密度低，遇水遇酸把泡起；我是铍，耍赖皮，虽是金属难电离；我是硼，有点红，论起电子我很穷；我是碳，反应慢，既能成链又成环；我是氮，我阻燃，加氢可以合成氨；我是氧，不用想，离开我就憋得慌；我是氟，最恶毒，抢个电子就满足；我是氖，也不赖，通电红光放出来；我是钠，脾气大，遇酸遇水就火大；我是镁，最爱美，摄影烟花放光辉；我是铝，常温里，浓硫酸里把澡洗；我是硅，色黑灰，信息元件把我堆；我是磷，害人精，剧毒列表有我名；我是硫，来历久，沉淀金属最拿手；我是氯，色黄绿，金属电子我抢去；我是氩，活性差，霓虹紫光我来发；我是钾，把火加，超氧化物来当家；我是钙，身体爱，骨头牙齿我都在；我是钛，过渡来，航天飞机我来盖；我是铬，正六铬，酒精过来变绿色；我是锰，价态多，七氧化物爆炸猛；我是铁，用途广，不锈钢喊我叫爷；我是铜，色紫红，投入X气棕红；我是砷，颜色深，三价元素夺你魂；我是溴，挥发臭，液态非金我来秀；我是铷，碱金属，沾水烟花钾不如；我是碘，升华烟，遇到淀粉蓝点点；我是铯，金黄色，入水爆炸容器破；我是钨，高温度，其他金属早呜呼；我是金，很稳定，扔进王水影无形；我是汞，有剧毒，液态金属我为独；我是铀，浓缩后，造原子弹我最牛；我是镓，易融化，沸点很高难蒸发；我是铟，软如金，轻微放射宜小心；我是铊，能脱发，投毒出名看清华；我是锗，可晶格，红外窗口能当壳；我是硒，补人体，口服液里有玄机；我是铅，能储电，子弹头里也出现；; 1510 次阅读|0 个评论

蛋白质属性周期表-分子量，电离点: tslnet 2013-8-20 07:58; 0 个评论

[转载]构建纳米化学的周期表: 热度 1 hanlingeorge 2013-8-19 08:25; 构建纳米化学的周期表图1. 这幅图为我们速写了块体材料的由来：从原子到原子簇的由低级到高级的分层组装。图片版权 Todd Siler ArtNano Innovations。我有一个奇思妙想——构建“纳米材料万花筒”：将纳米材料模块按某种规律组合起来，这样，大家就能在玩“搭积木”的游戏中愉快地设计和合成出更为复杂的纳米材料。这个想法听起来就很棒，让人兴奋不是吗？这种“万花筒”类似于纳米化学的DNA，可以从本质上直观地反映出纳米材料的性质，而不纠结于其错综复杂的具体细节。尽管这些细节告诉了我们她是谁，她从哪儿来，到哪儿去，以及她的美貌。 “纳米材料万花筒”的想法并不是凭空幸运地砸中我的脑袋，而是因为我注意到了这样两件事：1989年的人类基因组计划，以及2011年兴起的材料基因组计划。前者旨在通过绘制人类基因组谱图，建立基因信息数据库，从而加速生物医学的发展，以造福于人类；后者则是为了能将大胆创新的设计理念迅速转化成工艺和产品，以便更好地投入市场。让我们先来感受一下奇妙的生物世界：作为DNA上具有特定顺序的碱基序列，基因能编码蛋白质，并决定其生理功能。同时，作为携带遗传信息的生物分子载体，基因还是生命的生化控制中枢。复杂的人类活动，居然由小小的分子来控制，是不是让你感到匪夷所思？然而正是意识到了这一点，人类基因组计划才得以成为可能。这是分子的一种从复杂到简单的回归，我们可称之为“复杂的简单”。这听起来有点不合常理，但事实上正是如此：有很多东西我们都应该简单对待。由此，我可以设想纳米材料在某种程度上也是由“基因”所调控。一种纳米材料的性质即使再复杂，我们也可以根据“遗传学”追溯到它的基本结构单元。一旦这个想法成立，我们就可以在发现新材料的基础上，为它设计出更为合理的结构，使之具有更优异的性能以满足技术需求，进而使纳米科学能更快地适应纳米技术的发展。图 2. 这一组嵌套球图案描绘的正是纳米材料基因组的概念。上图从尺寸、形貌、表面及规整度反映纳米模块，下图则表达因纳米模块的组装而表现出的复杂性。图片由Dr. Wendong Wang提供。通过“纳米材料万花筒”这一概念，我想表达的是：结构复杂的无机纳米材料原本的块体性质也许是金属、半导体或是绝缘体，但当体积缩小到纳米尺度的时候，它们就性情大变了。因为要遵从量子世界的律法制度，它们也得入乡随俗。门捷列夫构造的二维化学周期表，为我们提供了合成化学材料的调色盘，也为我的想法提供了灵感。我们同样也可以预见一个多维的周期表，将纳米材料的尺寸、形貌、表面以及规整度的信息以基因般有序的形式排列起来。从这个角度来看，块体材料、纳米材料、原子簇与原子之间的联系并不仅仅如图1所展示的那样，呈单纯螺旋上升或下降的趋势，而更像由四种核苷酸组成的DNA双螺旋结构那样：纳米材料的四种基本结构单元——尺寸、形状、表面、规整度就像编码DNA的四种核苷酸（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶），通过长程作用力组装成多维且复杂的纳米材料团簇。而在这些团簇中蕴藏着丰富的信息，这也许预示着纳米材料将会彻底地改头换面。当然，这种听起来很令人激动的构想也并非完美无缺。因为从某种程度上来说，基因信息是被刻写在形貌中的，也可以说形貌是由信息编码的。而我们现在对纳米材料所做的工作，仅停留在为超晶格薄膜和超晶体绘制周期表，这只能体现单胞或无定形单元的结构和性质，却无法预测更多。看到这个情形，你也无须沮丧。因为将信息编码在“纳米材料万花筒”里还是颇有用处的。试想一下，如果我们在纳米材料的结构单元上能同时体现化学和物理性质，之后再将它们分级整合在一起（如前所述，就像是在玩“搭积木”的游戏），从而形成新的性质、新的功能、新的用途。这时你就要对它们刮目相看了。此外，这个课题还会给我们带来令人兴奋的挑战，那就是如何将复杂的纳米事物进行信息编码，以及如何高效地利用这些信息，将新型的纳米材料迅速转变为纳米新技术。为此，我们将利用“逆向工程”，再结合计算建模的方法，理解纳米材料的结构单元是如何以奇特的性质、功能组合在一起的。图3. 多维纳米材料周期表的嵌套球概念图描绘出了纳米材料在组成、尺寸、形状、表面、规整度的排列组合以及自组装上的无限可能性。图片由Dr. Wendong Wang提供。纳米模块尺寸的大小不一，形状的五花八门，表面的错综复杂以及规整度等都将影响到纳米材料的诸如光学、电学、力学、化学以及磁性方面的性质和功能。正是纳米颗粒自组装形成的特殊的几何构型以及空间排列，使得纳米材料变得更为复杂。当通过“纳米材料万花筒”观察这一复杂性，并想象存在某种蕴含纳米材料特征的“基因”时，一个纳米材料应用于先进制造和生物医学的宏伟蓝图是否在你眼前徐徐展开？那就开始做吧。我们可以利用排列组合的方法考察纳米化学，在对纳米材料设计和合成的过程中加入一系列可调控的变量，这些变量将相互联系、相互影响，从而建立一个能调控纳米材料性能的数据库。不止如此，当一些参数发生改变时，我们还可以预测这种改变所带来的材料性能上的变化。这正是“纳米材料万花筒”的魅力所在。但正如我们前面提到的，与DNA技术相比，它还存在局限性，仍需我们慎重对待。信息只有被某种规律的算法表达时，才是有效的，而我们在纳米材料的“规律算法”上还有很长的路要走。我们现在有了一个个小“砖块”，它们被赋予了既定的大小和形状。它们或是金属、或是半导体、抑或是绝缘体。为了能让它们组合起来，我们还得加点“浆”——纳米材料表面胶粒之间的相互作用。也许你会觉得这个游戏变得复杂了，而这正是我想要的。“纳米砖块”是否会随着各种翻转、变化、组合而呈现出不断增加的复杂性？如果答案是肯定的，也许“纳米材料万花筒”就能成为研究复杂纳米物质的范本。当然我们还应该考虑一下纳米物质生长的关键部分。一个是材料。我们需要的是具有电荷、空间稳定结构的“纳米砖块”；另一个则是能将这些“砖块”粘合起来的“浆”。不用担心，因为这些模块表面已经被天赋了各种我们需要的东西：胶粒间的排斥与吸引、收束力、熵力，毛细作用、电场和磁场作用等等。你需要的是找出它们的规律，而这正是我们要做的。相比较而言，门捷列夫元素周期表是将各种化学元素通过原子序数、电子排布以及化学性质的趋势，排列而成的二维网络；而我所设想的“纳米材料周期表”将是由更多维度构建的网络。我所设想的第一种方案是球型嵌套模式，在每个球面上，经纬线相互交错，构成格点。从球的中心出发，你会看到纳米材料在组成、尺寸、形状、表面及规整度上的各种排列组合。不仅如此，我们还要体现出它们在自组装上的无限可能性。换一句话说，就是你能从中看到纳米“基因”的编码内容。图4. 可以把这幅图看成是一个望远镜，从小到大的每一个圆柱体零件代表了不同的层次。当然你也可以说看到了一个万花筒，尤其是想象当它在转动时，各种元素的无限排列组合一定会让你眼花缭乱。为了让你能更清楚地看到这些，我们不妨用最内层球的格点表示按照原子量排列的化学元素，当然它也必须像元素周期表那样具有规整的结构。而在它的外围，则包裹着另一个球。这一层层的球代表的是不同组成下纳米材料的尺寸变化。以最内层球为例，球面上的每条经线代表不同的化学组成，而格点对应的则是由特定元素组成的纳米材料。如果沿着某根特定的由北向南的经线，那么每一格点对应的纳米材料的尺寸将单调递减。对于外围的每一个球面来说，道理同样适用。现在我们再从整体上来观察图3中的嵌套球，你就不难理解它是怎样从里到外依次表示纳米材料在形状、表面以及规整度上的变化，同时你也会很自然地联想到这些变化最终会给它们之间带来的无限可能组合。如果这些还不够，那就看看图4吧，我想它会更多地刺激你的想象。现在我们不妨来进行一次前情回顾。很明显，纳米化学的内涵远不止我们现在所认识到的那些。如果我们能用合适的方法构建一个有规律可循的网络，那么很多之前并不为人所知的纳米性质就可以用于指导纳米材料的合成，阐明纳米材料到纳米团簇的分层组装，进而创造出更为复杂的纳米新材料。这些特征不仅能极大丰富纳米化学的内涵，还可以让我们的日子过得更自在。首先，我们从俄罗斯套娃中获得了灵感。只不过可爱的娃娃在我们这里变成了圆球。事实上，我认为球体同样可爱，因为它可以更清楚地揭示纳米材料的内在构成。尽管上面几幅球形图看起来有点乱，但它们却恰到好处地强调了纳米材料出现不对称以及不规则的可能性。也就是说，纳米材料在某些方面并不能表现得像设计中的那样完美。其次，我们用到了望远镜，而且看起来还不错。看看图4，你是不是觉得能将多维纳米材料周期表用这种共轴圆柱望远镜的形式表达出来真是太棒了？纳米材料的组成、尺寸、形状以及不同程度的表面规整度在这个万花筒里可以无限组合。想到你有可能控制它们，让它们根据你的喜好随意变换位置，而你永远也猜不到下一秒会有什么新鲜玩意儿出现。这时你也许会想认识一下kaleidoscope。拼不出来？没关系，她只是万花筒的另一个名字。1817年苏格兰发明家大卫·布儒斯特发明了万花筒，并以古希腊语为其命名。他从万花筒带给他的震撼中选择了这几个词：kalos——美丽，eidos——形状，skopeo——观看。虽然时隔近两百年，但是万花筒却给每一代人都带来了同样的无限想象空间。现在我们用她来表现多维纳米材料周期表。她的万种风情在给人们带来无限遐想的同时，更是开创了一片纳米技术的新天地。这是科学上的一次革命性飞跃。现在，她是当之无愧的“美的守望者”。为了能让大家更好地了解在现实中怎样实现将简单的纳米材料模块组装成不同种类的复杂纳米物质，我们不妨看看下面这些例子。它们都为我们玩转“纳米材料万花筒”带来了宝贵的实战经验。纳米晶团簇和纳米晶体纳米棒超晶体纳米四足网络及晶格纳米晶体的应激响应组装及拆解纳米棒链的逐步聚合增长纳米晶体LB膜二元纳米晶的超晶格膜如DNA般可编程的纳米团簇、晶体及薄膜的组装蛋白质笼与纳米颗粒的生物交联晶体纳米晶体棒以及蛋白石结构纳米晶电致变色的布拉格反射镜纳米晶体超材料以金纳米棒为例。通过对其两端进行功能化修饰，那些形状规则的原本呈分散状态的纳米棒就能像托马斯小火车串起一节节车厢那样，形成金纳米棒链。在这个例子中，单体纳米棒的数目、尺寸、形状，以及最终形成的不同造型的链状结构，都有可能蕴含了我们前文中提及的“纳米基因”的编码信息。纳米金表面的等离子共振特征和最终形成的整体链状结构，以及上文所罗列的各种复杂的纳米材料，都包含了巨大的信息量。它们不是纳米模块的简单聚合物，而是复杂纳米物质的自我编程，体现了某种整体性质。通过分析DNA片段,生物学家们可以绘制染色体上所携带的生物基因编码谱图。同样，我们也可以通过“纳米材料万花筒”而非偶然来指导复杂纳米物质的设计与合成。在这个框架中，纳米结构单元经过预编，具有了特定的形状、尺寸及表面信息。再经由表面胶体力驱动，从而形成更高级的结构，比如纳米晶链，晶体，超晶格，光子晶体或金属材料。将纳米材料工程和DNA的折叠结构作对比是一件很有趣的事。就像核苷酸以特定序列排列在DNA链上，又通过碱基互补配对，形成更高级的DNA结构那样，我们也可以将尺寸、形貌以及官能团构筑在纳米材料里面，直接引导其组装成更为复杂的结构。 “纳米材料万花筒”概括了纳米材料组装的原则，描述了在自组装过程中可能会用到的信息。我们可以用万花筒的形式将具有一定功能的简单纳米材料组装成复杂的纳米物质。同样，它的应用前景也像万花筒一样丰富多彩而引人注目。既然纳米材料表面的配体解离络合平衡以及纳米团簇的组装与解构的可逆平衡都受到环境影响，那我们就有可能通过控制环境以得到最优的排列组合。这个方法使得纳米材料有了更多的“自主性”，进而使纳米化学得以变成可变可控的“达尔文式化学”——进化得更具适应性了。然而，相对于纳米化学来说，生物学家们对DNA的控制已经近乎完美。“克隆”技术就是最好的证明。因此，如何实现生物学中那般完美的可控性和一致性，正是对纳米化学合成的一大挑战。例如，根据量子力学理论，sp3杂化的碳原子只能是四配位，而不是三或五。我们知道，所有的生物大分子都由相同基因转录而成，因而具有相同的初级结构。但是经弯曲处理后会怎么样呢？由于结构变得不再对称，其功能也变得各异了。这一原子水平的调控在生物上表现得等级分明。然而，同样的道理在纳米化学中就不那么适用了。即使可以运用多种分离方法（如体积排阻色谱、密度梯度离心以及大小选择性沉淀）来调控尺寸，纳米材料的分布体系仍然相对稳定。那么，我们怎样才能将这一复杂性等级反映到纳米化学中？同样，在化学中，某种元素的一个原子能和其他原子相结合的数目用化合价来表示。但这个概念却很难扩展到纳米材料的组装之中。不过，基于研究人员的不懈努力，人们对于预定几何结构的“纳米材料分子”，以及形貌调控和表面功能化的纳米材料研究等，也有了初步的认识。实际上，在纳米材料中，没有确定的化合价的确是个问题，但也可以说是福音。因为这样的话，我们就有可能构造出更为复杂的具有不同晶面的纳米簇。例如，尽管可能是由相同原子组成的，一个四面体的纳米团簇的价态可以定义为4，而一个二十面体团簇的价态却可以认为是20。在生物和化学中还存在着另一个现象，那就是拥有新构型的复杂材料通常会展现出新的功能或性质。例如生物中的别构酶。它含有两个以上的结合位点，其相互作用就会产生协同效应。对于纳米化学来说，纳米材料的尺寸、形状以及表面的性质就是它的关键所在。但是，是否越为复杂的纳米材料就越能表现出新的性质以及功能，目前仍无定论。为证明这一点，我们必须先弄清楚，怎样组装纳米材料结构单元才能实现它的新功能。就像生物中的别构酶一样，也许“纳米物质酶”很值得让人思考。我们可以设想，对纳米材料团簇的一个位点施加刺激，在另一个位点会有应激反应，比如配体交换或者丢失，又比如纳米团簇的重排或者解构。这已经想得有点儿远了。事实上，对于理解基因在生物体内的复杂性及其作用，进而在纳米化学中模拟生物法则，目前还只是一个构想。在这之前，光是研究怎样完善结构的多样性和精确性，就够我们一路紧追猛赶的了。但是也用不着气馁，我们可以从纳米材料的多级结构开始研究，虽然它的结构并非那样完美。实际上，容忍复合纳米材料中的缺陷本来就是纳米工作者们一直在做的事。令人期待的是，我们的研究有着广泛的应用前景，尤其是在交叉学科上的运用。比如说，对电子的、光子的、磁的、力学的以及化学的组成，我们可以根据需要对其进行钝化或活化，以改善各种先进材料的性能。这也为今后能源、气候、环境以及人类健康的可持续发展提供了根本上的新方法。此外，在近些年来的文献中，也陆续出现了很多关于纳米化学实现复杂组装的例子。这些让人印象深刻的东西极大地鼓舞了我们，也更加坚定了我们利用“纳米万花筒”去探索正在急速发展的纳米材料世界的想法。尽管目前仍处于研究的初级阶段，但是我们迫切希望能尽快地将纳米材料的信息整合到多维的周期表中，以预测纳米材料以及由其组装而成的复杂纳米物质的化学及物理性质。这个方案以及周期表的特点都类似于门捷列夫的化学元素周期表。只不过我们在化学元素周期表中提供了很多例如电子排布、原子半径、电离势、电子亲和性、电负性以及结合能等元素性质。当我们对照着这一“万花筒”来研究时，解读复杂纳米材料的信息将会成为现实。尤其值得一提的是，“将信息编码在复合纳米物质中”的想法与Jean Marie Lehn的“信息储存在超分子材料中”的想法不谋而合。而不管是哪个想法，都面临着严峻的挑战。我们所需要的是找到一个行之有效的方法去研究纳米化学或是超分子材料，使其可以被人们完全掌握利用，而不仅仅流于形式。有些时候，我们需要借助“逆向思维”，这一方法可以将复杂的纳米材料解构成含有信息的纳米结构单元，这也许正是当前构建“纳米材料万花筒”最科学最快捷的方法。翻译：桑炜、赵宇舟、陈昭、曾杰; 1950 次阅读|1 个评论

化学元素周期表新风格（补充千奇百怪的元素周期表）: 热度 10 zhpd55 2013-6-26 10:06; 化学元素周期表新风格诸平辑对于化学元素周期表大家并不陌生，而且普遍认为现代化学的元素周期律是 1869 年俄国科学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫 (Dmitri Ivanovich Mendeleev ， 1834-1907) 首创的，但是也有不同的观点，认为德国洛萨·迈耶 ( Lothar Meyer ) 和门捷列夫分别独立提出化学元素周期表的雏形。迈耶的元素周期表的雏形比门捷列夫的周期表更早一些，但是发表却晚一年。迈耶的 1864 年的教科书包括一种缩写版的划分元素的元素周期表，此表包括了当时大约一半的已知元素，以原子量的变化顺序和原子价随原子量变化的周期性为基础排列而成。 1868 年 , 迈耶构造一个扩展的化学元素周期表 , 他交给一位同事让其对此进行评估。不幸的是 , 门捷列夫的化学元素周期表的出版时间 (1869) 比迈耶的化学元素周期表出版时间 (1870) 早一年，使迈耶成为被人们遗忘的化学元素周期表之父（详见 A Brief History Of The Development Of Periodic Table ）。门捷列夫生于 1834 年 2 月 7 日俄国西伯利亚的托波尔斯克市。这个时代，正是欧洲资本主义迅速发展时期。生产的飞速发展，不断地对科学技术提出新的要求。化学也同其它科学一样，取得了惊人的进展。门捷列夫正是在这样一个时代，诞生到人间。门捷列夫从小就热爱劳动，热爱学习。他认为只有劳动，才能使人们得到快乐、美满的生活。只有学习，才能使人变得聪明。门捷列夫在学校读书的时候，一位很有名的化学教师，经常给他们讲课。热情地向他们介绍当时由英国科学家道尔顿始创的新原子论。由于道尔顿新原子学说的问世，促进了化学的发展速度，一个一个的新元素被发现了。化学这一门科学正激动着人们的心。这位教师的讲授，使门捷列夫的思想更加开阔了，决心为化学这门科学献出一生。门捷列夫将当时已知的 63 种元素依原子量大小并以表的形式排列，把具有相似化学性质的元素放在同一行，就是元素周期表的雏形。利用周期表，门捷列夫成功的预测当时尚未发现的元素 ( 镓、钪、锗 ) 的特性。 1913 年英国物理学家亨利·莫塞莱（ Henry Gwyn Jeffreys Moseley ）利用阴极射线撞击金属产生 X 射线，发现原子序越大， X 射线的频率就越高，因此他认为核的正电荷决定了元素的化学性质，并把元素依照核内正电荷 ( 即质子数或原子序 ) 排列，经过多年修订后才成为当代的周期表。莫塞莱的主要成就是原子序数的发现。他 1887 年 11 月 23 日生于多塞特郡韦默思， 1915 年 8 月 10 日卒于土耳其的格利博卢。 1906 年莫塞莱进入牛津大学的三一学院（ Trinity College (Oxford) ），毕业后与欧内斯特·卢瑟福共同工作于曼彻斯特大学。第一年他主要致力于教学工作，几年后完成教学任务的莫塞莱全力投身于科研。莫塞莱的工作虽然并没有对门捷列夫的周期表作重大的改动，但却使各种元素在周期表中应处的位置完全固定下来。化学元素周期表发展到今天，不但当年尚未发现的一些元素空位已经补齐，而且已逐渐扩充到第 7 周期，寻找新元素，开辟第 8 周期元素人工合成的工作一致是高能物理学家在不断探索的重要课题之一。 2013 年 6 月 24 日，大卫·克罗尔（ David Kroll ）在 CEN 网站的博客上，张贴了一种以化学元素发现国为基础的元素周期表（见图 1 ），其中英国化学元素发现最多，有 23 种；瑞典和德国并列第二，分别发现 19 种；美国和法国为并列第三，分别发现 17 种元素，其他国家发现元素数量均在 6 种或者以下（详见表 1 ）。表 1 化学元素发现 13 国统计结果发现国元素数 / 种发现国元素数 / 种 UK 英国 23 Denmark 丹麦 2 Sweden 瑞典 19 Spain 西班牙 2 Germany 德国 19 Switzerland 瑞士 2 USA 美国 17 Finland 芬兰 1 France 法国 17 Italy 意大利 1 Russia 俄罗斯 6 Romania 罗马尼亚 1 Austria 奥地利 2 这种化学元素周期表是格拉斯哥（ Glaswegian ）化学博士生杰米·加拉格尔（ Jaime B Gallagher ）创建的。这种化学元素发现国周期表，对于进行化学史教育，特别是化学元素的发现史教育具有重要参考价值。但是需要说明，每一种元素的发现和其在周期表中位置背后的故事，并非一张表就可以一览无余，况且有些元素的发现依然存在争议。图1 化学元素发现国周期表例如 , 锂是由瑞典化学家约翰·亚维森（ Johan Arfwedson ）从透锂长石矿石中发现的 , 而巴西的科学家 Jose Bonifacio de Andrade de Silva 在访问瑞典的乡村时也发现该元素。瑞典人 Jans Jacob Berzelius 将其命名为 lithos ，其意是石头，类似于英文的 stone 。但是直到英国的汉弗莱·戴维爵士（ Sir Humphrey Davy ）和瑞典的威廉·布兰德（ William Brande ）的独立研究得到该元素之前一直没有分离出该元素。所以当加拉格尔博士在他的化学元素发现国周期表中的第 3 号锂位置使用瑞典国旗徽标时 , 有可能有人认为英国国旗徽标在此也应该占有一席之地。更多信息请浏览： http://blogs.smithsonianmag.com/smartnews/2013/06/the-periodic-table-of-elemental-discoveries http://cenblog.org/terra-sigillata/2013/06/24/country-of-discovery-periodic-table-of-the-elements/ 千奇百怪的元素周期表请浏览相关网页： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=22926do=blogid=563517 The Periodic Table of Beer Styles The Periodic Table of Drupal Modules The Periodic Table of Typefaces , http://www.squidspot.com/Periodic_Table_of_Typefaces.html The Periodic Table of Islam …and, for balance, The Periodic Table of Atheists and Antitheists 彭子益(1871-1949)的“圆运动的古中医学”给出了类似中医中的“元素周期表” 详见 http://www.mst1739.com/yidao/ 关于彭子益著的“圆运动的古中医学”论著PDF版，可以从下列网址获得： http://doc.sciencenet.cn/DocInfo.aspx?id=19059; 个人分类: 新观察|21227 次阅读|14 个评论

CPMD笔记（1）——几个网址: 热度 1 osos 2011-12-30 09:32; 小木虫论坛 http://emuch.net/bbs/ CPMD学习日记： http://hi.baidu.com/yoghurt117/blog/item/06a806ec51aff03b63d09f35.html CPMD-mailing-list： http://cpmd.org/documentation/cpmd-mailing-list 化学元素周期表 http://www.zdic.net/appendix/f7.htm 赝势（化学元素周期表格式） http://people.web.psi.ch/krack/potentials.html 赝势（按类型格式） http://cvs.berlios.de/cgi-bin/viewcvs.cgi/cp2k/potentials/Goedecker/cpmd/ ABINIT官网的赝势库 http://www.abinit.org/downloads/psp-links/pseudopotentials; 个人分类: CPMD|7748 次阅读|1 个评论

23H 不常见的电子周期表: 热度 1 icstu1 2011-8-16 14:19; 23H 超好的电子周期表; 个人分类: H 发现有用文章的推荐、摘录和指向链接|1559 次阅读|1 个评论

[转载]元素周期表再添两“新丁” 原子量分别为289和292: readnet 2011-6-8 19:15; 元素周期表再添两“新丁” 原子量分别为289和292 据美国《连线》杂志网站6月6日报道，元素周期表家族再添两名“新丁”：超重元素114和116，原子量分别为289和292。它们现在是元素周期表中最重的元素，取代了以前的“霸主”——原子量为285的第112号元素“鎶”和原子量为272的第111号元素“錀”。这两种新元素的放射性极强，会在不到一秒的时间内衰减成更轻的原子，116号元素会快速衰减为114号元素，紧接着又会转变为更轻的元素鎶。几年前，科学家就宣称发现了这两种元素，例如，1999年，俄罗斯物理学家用高能粒子钙-48冲击钚-244，产生了一个很快衰变的第114号元素的原子。第116号元素于2000年被科学家发现。经过长达10年的进一步研究以及长达3年的审查，国际纯粹化学和应用化学联合会（IUPAC）于6月1日正式将这两种新元素添加到元素周期表中。目前这两种元素还没有正式的名称，此前有科学家建议将第114号元素命名为flerovium，以纪念苏联原子物理学家乔治·弗洛伊洛夫；将第116号元素命名为moscovium，以莫斯科为名。更多阅读美国《连线》杂志网站相关报道（英文）第114号化学元素再次被实验确认科学家首次合成第117号元素第112号化学元素获正式名称; 个人分类: 科学八卦|2318 次阅读|0 个评论

回复不常见的电子周期表: tengyi1960 2011-3-15 14:28; 不常见的电子周期表 http://www.ptable.com/ 本站原来推荐的常用链接见： http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=28564do=blogid=404032; 个人分类: 亲朋好友|1725 次阅读|0 个评论

[转载]动态的元素周期表: 热度 1 yaoronggui 2011-2-19 17:58; 由于原链接失效，现上传到本博客，下载地址：动态元素周期表1.swf; 个人分类: 高中化学|2674 次阅读|2 个评论

从周期表看时代的特征就是一个字：二: 大毛忽洞 2010-5-23 11:03; 从周期表看时代的特征就是一个字：二很早很早以前是石器时代，元素周期表表明，石器时代是一个多元的时代，因为组成石头的元素很多。后来就发展到了铁器时代，再后来就发展到了铜器时代，从铁器到铜器是横向发展，因为周期表上 Fe 和 Cu 在同一行，这是很遥远的横向年代。自从 Cu 之后，时代就开始往下（纵向）发展， Cu （铜）的下面是 Ag （银）， Ag （银）的下面是 Au （金）。 Au （金）的下面无路可走了，往左是 Pt （白金），比金还贵，往右全是毒，一个比一个毒，汞，铊。如果说银子是硬通货一代的话，那么金子就是硬通货二代。什么叫硬通货呢？通吃一切，横行无阻者，就是硬通货。金子是硬通货二代，这就是所谓的金二代，简称为金二，如果用一个字就是：二。不过有一部分人，他们（她们）已经跑步进入了三的时代，因为年龄太小，被人们称呼为小三，小三在周期表上还不确定，也许是在 Au （金）的左边，也许是在右边。在左边则巨贵，在右边则剧毒。; 个人分类: 屎壳郎：环保而哲学|4586 次阅读|7 个评论

各种各样的元素周期表[整理]: yaoronggui 2010-5-14 10:06; 这些图片来自于网络，经过整理！; 个人分类: 高中化学|11742 次阅读|3 个评论

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