為什麼不能將元素週期表中的所有元素組合成單一化合物

「有銻、砷、鋁、硒…」湯姆·萊勒 (Tom Lehrer) 的歌曲開頭元素。自從他創作以來，人類在其之上創造了幾種人造元素。現在有 118 種元素，我們定期看到人們提出一個簡單但深刻的問題：你能創造出一個包含所有元素的分子嗎？

起初，答案很無聊：簡單地說「不」。但你不能這樣做的原因是複雜多樣的——有些來自化學結構，有些來自不穩定性，有些你不想站在錯誤一邊的基礎物理學。

泛原子分子

讓我們想像一下我們可以透過魔法將它組裝起來，然後看看它分解的速度有多快，而不是考慮為什麼我們無法組裝它。因此，從奧加內松到氫，我們一直在尋找的美麗的全原子分子出現在我們眼前。但在我們欣賞它之前，我們可能會看到一些巨大的閃光、一些火焰和相當多的有毒氣體。地板上會有一些煙灰、鐵鏽等。

分子分解的主要原因是許多較重元素不穩定。，編號為 118，半衰期為 0.7 毫秒。 116號，livermorium，可以持續10倍以上的時間，但仍勉強高於人類感知的時間間隔。在我們意識到之前，這些分子就會分崩離析，較重的元素會衰變，並可能與更穩定的放射性元素發生鍊式反應。爆炸、閃光、嘶嘶聲…

由於魔法並不真實，因此製造這種分子的一個好方法是用最小的組件來組裝它。我們從最輕、最輕的氫開始宇宙中的元素。我們到處都能找到它，而且它與許多其他元素都很友好！一個很好的選擇。然後我們遇到了氦氣。第二輕的元素是惰性氣體，一類不需要產生分子化合物的元素，因為它們不存在不穩定問題。

在某些條件下是可能的，例如，使氦氣和其他稀有氣體成為化合物的一部分。創造了穩定的氦化合物，但只是在難以置信的壓力下。

簡而言之，化學元素透過共享或給予彼此電子來結合，因此它們的電子軌道處於最穩定的配置。有些人不顧一切地這樣做，而且反應非常激烈；其他的，像是惰性氣體、金或鉑，則沒有那麼多。

將所有穩定的元素混合在一起怎麼樣？或者也許在壓力下將它們融化成單一的東西，然後讓它冷卻？那行不通嗎？不幸的是，所有假設的物理學實驗的最終頭目都無法被擊敗。當然，我們正在談論。

宇宙中的系統趨於平衡並處於盡可能低的能量狀態。無論你是試圖將元素彼此黏在一起，還是在某種特殊的坩堝中熔化它們，熱力學都會獲勝。更小、更簡單的化合物比更複雜的化合物更穩定、更容易製造。

這並不意味著不能製造多樣化和複雜的化合物。有一些天然物質的例子顯示複雜性的存在。舉個例子，。它由六種不同的元素組成：碳、氫、氮、氧、鈷和磷。或者礦物質閃鋅礦其基本硫化鋅結構可容納其他元素的雜質，以鎘、汞、錳、鎵、鍺、銦取代鋅，以硒、碲取代硫。

但含有六種不同元素的分子或可能含有大量雜質的礦物並不能構成我們想要的這種泛原子分子。大自然根本不希望我們成為完美主義者。