▎学术经纬/报导
1869年，俄国化学家德米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeleev）依据化学元素的周期性规则制作了国际上第一张元素周期表。他将其时已发现的63种元素依照相对原子质量巨细以表格的办法进行摆放，并将具有类似化学性质的元素放在同一列，得到了元素周期表的雏形。跟着人们不断发现新的化学元素，元素周期表也在进行修订与弥补，终究成为当今化学教科书与各类字典中出现的姿态。这张表格将看似彼此独立的化学元素一致起来，构成一个全面完好的系统。有人称其“提醒了物质国际的隐秘，是近代化学史的重要里程碑”，这样的点评或许并不为过。
俄国化学家德米特里·门捷列夫（图片来历：参考资料[1]）
从初中开端触摸化学，我们便被要求背诵元素周期表，笔者也是阅历了初中时紧记前20位元素到大学时按次序悉数回忆。除了地球上天然存在的化学元素，人们还经过原子核炮击的办法得到了人工元素。到现在为止，人们现已将元素周期表的七个周期悉数填满，并完成了相应118种元素的命名（下图请横屏观看）。
元素周期表（图片来历：中国化学会官网）
元素周期表中最右侧的一列元素称为18族元素，这类化学元素原子的最外层电子呈满壳层摆放，化学性质安稳，一般不易与其他物质发作化学反应，且相应单质的集合状况为气态，因此又叫作慵懒气体（inert gas）、稀有气体（rare gas）元素。其间18号元素氩（Ar）最早发现，在试验室中常用作慵懒维护气体保证对水汽、氧气灵敏的化学反应正常进行。人们还发现，这类气体在高压电场下可发作不同色彩的光，因此可将其封装在玻璃管中制成霓虹灯。
前期发现的18族元素包含氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）、氡（Rn），Ne、Ar、Kr、Xe现已过试验手法确定在相应固体状况下依然具有较大的禁带宽度，因此归于绝缘体（禁带宽度一般大于4 eV）。Rn与第七周期的Og尚无报导。固体Rn的禁带宽度理论上能够经过试验测得，但Og的半衰期极短，人们很难经过惯例的手法对其性质进行测定。
118号元素Og
最近，德国波恩大学（Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universit t Bonn）的Jan-Michael Mewes博士等人经过理论核算的手法对Rn和Og固体的禁带宽度进行估测，并证明了该理论模型的可靠性。成果表明，Og不同于其他18族元素，其固体具有半导体特性。相关研讨成果宣布在化学闻名期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。
图片来历：参考资料[2]
不同于其他稀有气体元素，Og是人工元素，2006年由俄罗斯杜布纳联合原子核研讨所（Joint Institute for Nuclear Research in Dubna）的Yuri Oganessian教授团队与美国劳伦斯·利弗莫尔国家试验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的研讨团队协作完成人工组成。为了问候俄罗斯核物理学家Yuri Oganessian教授在超重元素组成中的重要贡献，人们以Oganesson命名这一118号元素。这种元素现在仅存在一种同位素（294Og），单质在室温下为固体，具有很强的放射性，半衰期仅为约0.58 s，在其时的状况下仅构建了几个Og原子，因此很难凭借惯例的物理及化学手法对其性质进行具体测定，只能经过理论核算的办法进行估测。
跟着原子序数的添加，原子核内带正电的质子数添加，其招引核外电子的才能也不断增强。为了保证重元素原子结构的安稳，内层电子运动的速度也大大提高，趋近于光速，此刻电子的相对论效应非常显着。相对论效应可赋予重元素一些特别的性质，例如金（Au）出现金色、汞（Hg）在室温下呈液态等。而根据这一效应，Og的7p轨迹具有较大的自旋-轨迹裂分，割裂能高达10.1 eV，加上Og的8s空轨迹缩短，导致其成为仅有一个电子亲和能为正值的稀有气体元素，比较于其他18族元素或许会表现出一些非同小可的特性。作者此前便经过电子定域化函数核算发现，Og不具有清晰的原子壳层结构，其外层电子的状况类似于弥散的气体颗粒（电子气）。由此阐明，Og的禁带宽度很或许会发作大幅度减小，由此表现出半导体乃至导体的特性。
Rn与Og径向电子密度与自旋-轨迹裂分状况（图片来历：参考资料[2]）
怎么保证理论核算的准确性则是接下来需求考虑的问题。作者结合相对论密度泛函理论（DFT）与根据GW办法的多体微扰理论来探求Og的电子结构。他们首要运用树立的理论模型核算18族元素Ne、Ar、Kr、Xe固体的能带结构，验证该算法的可靠性并进行恰当的校准，理论核算的禁带宽度与试验值能够很好地符合。
不同18族元素固体禁带宽度的理论值与实测值（图片来历：参考资料[2]）
随后，作者使用这一模型核算Rn和Og固体的能带结构，Rn的禁带宽度为7.1 eV，而Og的禁带宽度仅为1.5 eV，Rn与其他稀有气体元素的固体相同，依旧为绝缘体，而Og则表现出半导体的特性，打破了18族元素原有的规则。
Xe、Rn和Og固体的能带结构（图片来历：参考资料[2]）
这一成果也得到业界同行的必定，美国玛丽安大学（Marian University）的Roderick Macrae教授也相同着重相对论效应或许会为重元素带来意想不到的特性，并戏称如此看来，Og或许还不好像周期的12族元素鎶（Cn，原子序数为112）生得“尊贵”（18族元素还可叫作noble gas），至少Cn具有清晰的5f146d107s2闭壳层结构。
还有人说，根据相对论效应，元素的周期律或许就此完结，尔后的人工元素不会再有规则可寻。这一结论是否建立，或许还需求更完善的理论核算办法加以证明，亟待后人来处理。
参考资料
[1] Notable Chemists Who should have Won the Nobel. Retrieved Aug. 26, 2019, from https://cen.acs.org/articles/94/i15/Five-chemists-should-won-Nobel.html
[2] Jan-Michael Mewes et al., (2019). Oganesson is a Semiconductor: On the Relativistic Band-Gap Narrowing in the Heaviest Noble-Gas Solids. Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201908327
[3] Paul Jerabek et al., (2018). Electron and Nucleon Localization Functions of Oganesson: Approaching the Thomas-Fermi Limit. Phys. Rev. Lett., DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.053001
[4] Superheavy Oganesson Bucks Periodic Table Trend to Reveal Its Semiconducting Nature. Retrieved Aug. 26, 2019, from https:///news/superheavy-oganesson-is-a-semiconductor/3010811.article
