高氧化态及作为 p 区元素的铯

元素的主要化学特征是可用于形成化学键的电子数。基于原子壳层模型的一种教条认为，原子在与其他原子相互作用时将保持完整的内壳层。因此，IA 族元素（例如）始终在 +1 电荷态下稳定，因为其内壳层的 p 电子不与其他化学物种反应。这一普遍规则支配着我们对物质结构和反应的理解，且从未受到挑战。在本工作中，我们首次表明，在压力下与氟混合时，Cs 原子将共享其 5p 电子并被氧化至更高的电荷态。在我们研究的压力范围（<200 GPa）内，形式氧化态可高达 +5，且在较低压力下可形成稳定的 Cs2+ 和 Cs3+ 化合物。在共享其 5p 电子时，Cs 表现得像 p 区元素，形成具有分子、共价、离子和金属特征的化合物。考虑到 CsFn 化合物所需的压力范围，其他 IA 族和 IIA 族元素的内壳层电子也可能在更高压力下与 F 或其他化学物种成键。