原标题：南开大学研究人员发现元素在压力下的变化趋势。
天津，3月14日。门捷列夫的元素周期律揭示了元素之间的规律和特征，是长期以来最重要的化学基础知识。14日，记者从南开大学获悉，南开大学物理科学学院东晓副教授研究组和俄罗斯斯科尔泰克研究院Artem R.Oganov教授研究组等合作者发现，随着压力的增加，元素间的电负性和化学硬度会发生显著变化，从而导致元素间化学性质的重排。相关研究论文将于近期在《美国科学院院刊》发表。
几十年来，人们一直认为电负性和化学硬度是元素固有的性质，不随外界条件的变化而变化。在前人研究的基础上，东晓及其研究团队利用第一性原理计算，结合课题组开发的“带电氦矩阵”方法，揭示了氢锔化前500GPa内96种元素的电负性和化学硬度随压力的变化趋势。研究表明，压力可以显著改变元素的电负性和化学硬度。与以往的理解不同，压力会改变元素化学势和电荷之间的函数关系，从而改变元素的化学性质。
东晓和他的研究小组从三个方面具体介绍了元素性质的变化。第一，压力一般会降低各元素的化学硬度，导致整个元素周期表在高压下向金属性偏移，使更多的元素表现出金属性特征，如金属化、聚合等。然而，典型的非金属元素如碳、氮、氧等。在正常压力下会改变性质。例如，氮在高压下取代碳，成为最有可能形成复杂化合物的元素。从100GPa到200GPa，氮的电负性和化学硬度与碳在常压下非常相似，可以形成大量的环、链、空间骨架的复杂结构，有望构建高压诱导的“氮基”有机化学。第二，当压力在100GPa以上时，长周期的界限可以模糊。比如Cs的6s，5d，5p轨道之间的能隙会明显减小，这样Cs就会表现出P区元素的某些特征。第三，电子轨道重排，高角动量电子由于节点少，在高压下焓显著降低，从而改变了原有的轨道交错律，表现为P或D轨道能量降低，电子倾向于占据P或D轨道，从而进一步引起其性质的改变。这些研究成果可以解释大量已发表的理论预测和实验现象，预测化合物在高压下的形成规律，从而为设计高压下的新化合物构建理论基础。(记者、通讯员乔)
(编辑：郝)
