«Я 15 лет думал над тем, что же такое эти менделеевские числа. В конечном итоге я понял, что в их основе лежат фундаментальные характеристики атомов: их радиус и электроотрицательность. Стало ясно, что менделеевские числа есть ни что иное, как наилучшее описание всех свойств атома одним числом», – передает РИА «Новости» слова профессора «Сколтеха» Артема Оганова.
Так называемые числа Менделеева были вычислены еще в 1984 году известным британским физиком Дэвидом Петтифором. Он предложил использовать эти безразмерные величины для того, чтобы сгруппировать все элементы периодической таблицы Менделеева в категории, объединяющие их по ряду физических свойств.
Как заметил Петтифор, элементы, имеющие одно и то «число Менделеева», образовали похожие друг на друга бинарные соединения – молекулы, состоящие из двух разных типов атомов, что позволяет предсказывать свойства еще не существующих веществ. Британский исследователь открыл эту закономерность эмпирическим путем, изучив свойства нескольких сотен подобных соединений, что заставляло других физиков и химиков спорить на протяжении последующих 35 лет, существуют ли «числа Менделеева» на самом деле.
Профессор Оганов и его коллеги доказали, что подобный подход к определению свойств элементов, действительно, имеет химический и физический смысл, а также выяснили, как можно определить значения «чисел Менделеева» теоретическим путем, попытавшись создать свою собственную систему классификации физических свойств бинарных молекул. В этих расчетах ученые опирались на простейшие и при этом важнейшие характеристики каждого элемента, определяющие их физические и химические свойства.
«Валентность у многих элементов непостоянна, а поляризуемость очень сильно коррелирует с электроотрицательностью, поэтому остаются две характеристики – атомный радиус и электроотрицательность. Эти два свойства можно свести к одному простым математическим преобразованием – и мы получаем менделеевские числа», – пояснил Оганов.
Опираясь на подобный подход, российские исследователи вычислили «числа Менделеева» для всех открытых атомов и использовали их для составления своеобразных карт свойств химических веществ, группирующих их по твердости, магнитным характеристикам и другим параметрам.
Последующее изучение этих карт, как надеются профессор Оганов и его коллеги, поможет ученым выделить вещества, обладающие сверхвысокой твердостью или уникальными магнитными свойствами, и использовать подобные сведения для их синтеза и поиска их аналогов.