Исследование: теория относительности Эйнштейна определяет характер химических связей в тяжёлых элементах

Химики из Университета Брауна представили прямые доказательства, которые опровергают классическое объяснение механизма образования тройных химических связей в тяжёлых элементах.

В исследовании, опубликованном в журнале Science, учёные приводят доказательства того, что при достаточно большой массе атомных ядер принципы, описанные в теории относительности Эйнштейна, изменяют структуру тройных связей — стирая границы между двумя отдельными типами связей, участвующих в тройных связях, описанных в учебниках. Используя метод, называемый фотоэлектронной спектроскопией, команда Университета Брауна показала, что связи, образованные углеродом и тяжёлым элементом висмутом, обладают характерными признаками релятивистских связей.

«Идея о том, что теория относительности играет важную роль в тяжёлых элементах, существует с 1970-х годов, — сказал Лай-Шэн Ван, профессор химии в Университете Брауна и ведущий автор исследования. — Но мы привели прямые спектроскопические доказательства того, что то, чему нас учили в школе о химической связи, неверно в случае с тяжёлыми элементами».

Атомы образуют связи, обмениваясь электронами — отрицательно заряженными частицами, вращающимися вокруг атомных ядер. Каждый атом отдаёт по одному электрону, образуя связующую пару. Сильный отрицательный заряд электронной пары притягивает два положительно заряженных ядра, удерживая их вместе. Некоторые элементы обмениваются более чем одной электронной парой, образуя двойные или тройные связи.

Согласно учебниковой модели тройной связи, она состоит из двух различных типов связей: одной сигма-связи и двух пи-связей. Сигма-связь — это прочная «лобовая» связь, которая возникает вдоль воображаемой горизонтальной оси между ядрами. Две пи-связи — это несколько более слабые