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改寫化學課本 相對論重新定義化學鍵
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https://www.science.org/doi/10.1126/science.ae…
化學最有用的範式之一是區分沿鍵軸的σ鍵對稱性和垂直於鍵軸的π鍵對稱性
化學課本對三鍵的描述包含頭對頭的強σ鍵以及圍繞σ鍵的兩個弱π鍵
然而1970年代起化學家就發現當原子核質量夠大時
此模型會失效
推測是因為圍繞原子核的電子速度會提高並達到愛因斯坦相對論起作用的門檻
在相對論尺度下電子自旋和軌道不再彼此獨立並發生自旋-軌道耦合
這改變了電子相互作用規則並打破σ鍵和π鍵之間嚴格的界限
為驗證假設
科學家人將鉍碳分子（CBi，鉍是一種重元素，在週期表上緊鄰鉛）冷卻至接近絕對零度後用光電子能譜法進行分析
該技術用雷射將分子中的單電子擊出原位後科學家可透過電子飛行距離計算其結合強度光電子能譜表明，碳鉍鍵並不符合傳統由一個σ鍵和兩個π鍵構成的三鍵結構
該結構更像是由一個π鍵和兩個雜化的σ-π鍵構成
“我們提供的直接光譜證據表明，我們在高中學到的關於化學鍵的知識在重元素中並不適用。”作者之一王教授：“隨著我們越來越多地接觸到重元素的複雜化學，這或許會成為新的教科書理念。”
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