元素周期表是化学的基石之一。在给定的顺序中，在句号(行)和组(列)中，元素都显示了一些特定的属性。然而，在周期表的底部(过渡金属)，由于相对论效应，很少有元素表现出不寻常的性质。例如，金不像同类别中的大多数其他金属一样是银。汞是一种液体，不像它的近邻镉和金。这些差异可以用量子化学的概念来解释。

最初，量子化学的概念是在没有考虑相对论的情况下发展起来的(Schrödinger方程，1925年)。后者，保罗·狄拉克(1928)提出了一个相对论波动方程来解释相对论效应。它们的处理取决于相对于光速的电子速度。因此，它们在电子达到相对论速度的重元素中更为明显。因此，如果我们在不考虑相对论效应的情况下计算黄金的性质，那么我们得到的是银色，这是不符合现实的。然而，如果包含相对论修正，计算值就会更接近实际。这主要是由于金的6s轨道收缩，5d轨道膨胀，使其吸收的电磁辐射区域与银不同。

核磁共振性质是受相对论效应影响的分子性质之一。核磁共振波谱是一种强大的光谱技术，用于获得有关分子的化学环境，动力学和结构的详细信息。化学家用它来分析分子的结构，例如化学屏蔽(σ)_K以百万分之一(ppm)为单位，化学位移(δ)表示施加的外部磁场与原子核处的磁场之间的差(由周围的电子壳层引起)_K，某原子核K与参考分子中同一原子核的化学屏蔽度之差，单位为ppm;自旋-自旋耦合常数(J赫兹(分子中相邻原子核之间相互作用的量度)。医疗从业者使用多维核磁共振成像技术，磁共振成像(MRI)，用于诊断目的。

在某些情况下，利用实验确定核磁共振性质可能需要量子化学的额外输入。例如，直到最近，对某原子核的化学屏蔽的估计都是在获得一半的信息(顺磁对化学屏蔽的贡献，σ)之后^帕拉)中的电子对实验核自旋(NSR)常数的贡献和另一半(抗磁对化学屏蔽的贡献，σ)^dia)，由量子化学计算得出(见下表)。这种方法可能对非常轻的原子给出合理的结果。然而，如果不考虑相对论修正，它在考虑重原子时就失败了。

在本研究中，考虑了硒化硅(SiSe)、碲化硅(SiTe)、硒化锗(GeSe)、碲化锗(GeTe)、硒化锡(SnSe)、碲化锡(SnTe)、硒化铅(PbSe)和碲化铅(PbTe)等双原子分子，证明了相对论修正对核绝对屏蔽常数的重要性。文中详细介绍了核磁共振屏蔽常数和核磁共振常数的贡献。的σ^帕拉将直接屏蔽计算得到的贡献与电子对NSR常数的贡献进行了比较^埃尔(上式中)。我提出了先前报道的上述分子中所有原子核值误差的来源。例如，C^埃尔和σ^帕拉SiSe中Si的含量为16 ppm，而PbSe中Pb的含量增加到6321 ppm(见下图)。请注意，铅比硅重得多。大多数分子中硒核的误差为270ppm，而碲核的误差为1125ppm。原子越重，差异越大，这表明相对论修正的重要性。

图1所示。

综上所述，σ的相对论修正^帕拉的绝对屏蔽常数与σ相比非常显著^dia。这表明确定σ^帕拉从C^埃尔导致总绝对屏蔽常数出现不可恢复的错误。结果还表明了从C间接得到绝对屏蔽常数的旧假设的不足^埃尔用上面的方程。通过考虑相对论修正，我提出了新的精确的所有原子核的绝对屏蔽尺度，旨在将结果用于未来类似理论和相关实验研究的基准。我在这项研究中所采用的方法可以作为这种磁性测定的直接补救措施。

Taye B. Demissie (PhD)
南京理工大学化学系理论与计算化学中心
挪威北极大学，N-9037特罗姆瑟，挪威

出版

XSe和XTe (X = Si, Ge, Sn和Pb)中核磁共振屏蔽的理论分析:自旋-旋转常数saga。
Demissie结核病
物理化学物理2016年1月20日

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