Kainosymmetria ( toinen kreikkalainen καινός uusi ja symmetria ) - termi tarkoittaa uuden symmetrian kiertoradat, eli niiden uutta sijaintia avaruudessa - sellainen ilmiö, kun kemiallisten alkuaineiden atomeissa esiintyvät elektroniradat ensimmäistä kertaa atominumerona kasvaa , nimittäin 1s kiertoradat, 2p, 3d, 4f, 5g. Tällaisia orbitaaleja kutsutaan kainosymmetrisiksi. Ilmiön havaitsi ja termin otettiin tieteelliseen kiertoon professori Sergei Aleksandrovich Shchukarev (1893–1984), Leningradin valtionyliopiston kemian tiedekunnan epäorgaanisen kemian osaston johtaja (1939–1977).
Atomeissa , joissa atomiorbitaalit ilmaantuvat ensimmäistä kertaa (1s, 2p, 3d, 4f, 5g), eli ne ovat kainosymmetrisiä, ei ole sisäisiä täytettyjä orbitaaleja, joilla on sama symmetria (s, p, d, f, g , vastaavasti). Tämän seurauksena näiden kiertoradojen elektronitiheysjakaumakäyrälle on ominaista yhden maksimin läsnäolo (kaikilla muilla saman symmetrian kiertoradoilla on lisämaksimit). Tämä johtaa kainosymmetristen kiertoradan elektronien kytkeytymisen lisääntymiseen ytimeen johtuen seulontavaikutuksen merkittävästä heikentymisestä, kiertoradan atomisäteiden pienenemisestä, ionisaatiopotentiaalin lisääntymisestä ja tämän seurauksena metallisten ominaisuuksien heikkenemisestä. kainosymmetrisiä elementtejä verrattuna ei-kainosymmetrisiin elementteihin.
Kainosymmetriailmiö ilmenee elementeissä , joissa yhden tai toisen symmetrian kiertoradat esiintyvät ensimmäistä kertaa. Näiden elementtien ominaisuudet johtuvat valenssielektronien alhaisemmasta seulonnasta . Ei-kainosymmetristen valenssiorbitaalien säteittäisen elektronitiheysjakauman sisämaksimit ovat samat kuin saman symmetrian täytettyjen sisäorbitaalien analogiset maksimit. Tämän seurauksena ei-kainosymmetriset elektronit kokevat paljon suuremman seulontavaikutuksen , minkä vuoksi niiden yhteys ytimeen on paljon heikompi verrattuna kainosymmetrisiin elektroneihin .
1. Jaksollisen järjestelmän ensimmäisen jakson alkuaineiden atomit vety ja helium . Näillä alkuaineilla on kainosymmetriset 1s-orbitaalit, minkä seurauksena niiden atomeille on ominaista korkeat ionisaatiopotentiaalit (13,6 ja 24,6 V). Vedyllä (1s 1 ) on yksi s -elektroni, joka on kainosymmetrinen , joten vety on paljon vähemmän " metallista " kuin litium (2s 1 ), joka sijaitsee samassa ryhmässä .
2. Jaksollisen järjestelmän tyypillisten elementtien ensimmäisen rivin atomit eli toisen jakson alkiot , alkaen boorista . Näissä alkuaineissa on 2p elektroneja , jotka ovat kainosymmetrisiä, joten esimerkiksi boori (2s 2 2p 1 ) ja hiili (2s 2 2p 2 ) ovat vähemmän " metallisia " kuin alumiini (3s 2 3p 1 ) ja pii (3s 2 3p 2 ) . Erityisesti boorin ( ryhmän 3 ensimmäinen tyypillinen alkuaine ) , jossa on yksi kanosymmetrinen 2p -elektroni , ensimmäinen ionisaatiopotentiaali on 8,3 V. Saman kolmannen ryhmän toisessa tyypillisessä elementissä , alumiinissa , ensimmäinen ionisaatiopotentiaali on merkittävästi alempi - 5,9 V johtuen 3p-radan ei-kainosymmetriasta. Kainosymmetrian käsite mahdollistaa kerrostetun analogian olemassaolon erottamisen .
3. Neljännen jakson lisätyn vuosikymmenen alkuaineiden atomit ( skandium Sc - sinkki Zn ). Näissä alkuaineissa 3d -elektronit ovat kainosymmetrisiä , minkä seurauksena havaitaan näiden elektronien vahvempi sidos ytimeen kuin 4d- ja 5d- elementeissä . Tämä näkyy selkeimmin kolmannen ionisaatiopotentiaalin arvoilla, jotka vastaavat ensimmäisen d -elektronin irtoamista . Tämän vaikutuksen ja lantanidin supistumisen yhteisvaikutus kuudennen jakson d- alkuaineille ( hafnium Hf - elohopea Hg ) johtaa supistumisanalogian olemassaoloon : esimerkiksi niobin ja tantaalin, zirkoniumin ja hafniumin kemialliset ominaisuudet, molybdeeni ja volframi ovat niin samanlaisia, että pitkään näitä pareja pidettiin yhtenä elementtinä.