CC BY
19Вестник Томского государственного университета. Химия. 2020. № 10. С. 69-73
УДК 577.1
Б01: 10.17223/24135542/17/5
Ю.С. Саркисов, Н.П. Горленко
Томский государственный архитектурно-строительный университет (г. Томск, Россия)
Развитие представлений о структуре таблицы химических элементов Д.И. Менделеева
Со дня открытия первого химического элемента в таблице Д.И. Менделеева -водорода - прошло 200 лет. Сегодня, через 150 лет после открытия периодического закона, их известно уже 118. В настоящее время наибольшее распространение получили два варианта размещения элементов в порядке возрастания заряда ядра атомов: короткий и длиннопериодный способы изображения Периодической системы, которые, выражаясь современным языком, можно назвать 2В-изображениями. В работе расширены представления о структуре таблицы Д.И. Менделеева. Показано, что каждый период включает по два ряда элементов. В этой связи вносится нулевой ряд в первом периоде, в котором предлагается разместить электрон, протон и нейтрон. В свою очередь, каждая пара периодов образует слой, которому соответствует введенное обобщенное квантовое число т.
Ключевые слова: Периодическая система Д.И. Менделеева, периодичность, химические элементы, квантовая механика, электронная формула, натуральный ряд чисел, квантовые числа, электрон, протон, нейтрон.
Анализ структуры современной таблицы Д.И. Менделеева показывает, что все известные химические элементы х классифицируются по семействам в следующей последовательности: 5-элементы, пй^-элементы, эноиды (лантаноиды, актиноиды и их аналоги) [1], ий210-элементы и ^1_6-емейство. Каждый ряд начинается щелочным металлом и заканчивается инертным газом.
Нетрудно заметить, что число элементов в периодах отвечает известной формуле N = 2п2, где п - целые числа натурального ряда, отождествляемого с главным квантовым числом. Согласно этой формуле естественно возникает последовательность чисел 2, 8, 18, 32, 50, 72, 98, 128, 162 и т.д. Но реальное распределение отвечает последовательности 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32 и т.д., т.е. каждому числу соответствует два ряда элементов. Это обстоятельство обнаруживает некоторое противоречие с действующей таблицей химических элементов. Действительно, при п = 3, N = 18, а не 8. Более того, по нашему глубокому убеждению, и первый период должен состоять из двух рядов. При этом так называемый нулевой ряд не содержит ни одного химического элемента, но в нем должно быть отведено место электрону, протону и нейтрону, причем электрон должен быть размещен в первой группе, протон - в седьмой, а нейтрон - в группе инертных газов.
Таким образом, можно заключить, что нумерация рядов соответствует значениям орбитального квантового числа I = 0, 1, 2, 3..., а нумерация периодов - значениям главного квантового числа п = 1, 2, 3. Учитывая парное распределение элементов, предлагаем ввести обобщенное главное квантовое число т (мегачисло), которому соответствует число элементов в рядах: N = 2т2. Парные ряды образуют слои.
Интересно заметить, что разность между числами элементов ДNn+1 равна удвоенному значению суммы главного и орбитального квантовых чисел (п + 1), т. е. ДN = 2(п + 1), согласно чему возникает последовательность 2, 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30., что прямо указывает на связь с первым правилом Клечковского, а разность разности Д(Д^ для всей таблицы элементов является константой и равна 4. Физический смысл числа 4 пока до конца не ясен. Сумма 2(п + 1), как видно, соответствует максимальному числу электронов на подуровне с возрастанием значений числа I - орбитального квантового числа.
Анализ выявленных закономерностей позволяет выдвинуть гипотезу: в основе периодичности свойств химических элементов лежит неизбежно возникающая периодичность свойств целых чисел натурального ряда. Воистину «миром правят числа!» [3].
Таблица 1
Обезличенная современная таблица химических элементов Д.И. Менделеева
Обобщенное главное квантовое число т (слои) Главное квантовое число п (периоды) Орбитальное квантовое число 1 (ряды) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Число элементов N 1 ^ с о н т а см
1 0 е Р п 2 2
1 1 1 2
2 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8 6
3 3 11 12 13 14 15 16 17 18
4 4 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
3 5 29 30 31 32 33 34 35 36 18 10
5 6 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46
7 47 48 49 50 51 52 53 54
6 8 55 56 57-71 72 73 74 75 76 77 78
4 9 79 80 81 82 83 84 85 86 32 14
7 10 87 88 89-103 104 105 106 107 108 109 110
11 111 112 113 114 115 116 117 118
В настоящее время, исходя из гипотезы незыблемости законов квантовой механики (принципа Паули, правил Гунда и Клечковского) [2], можно представить всю известную таблицу Д.И. Менделеева, а также ее гипотетическое продолжение [1, 2] в виде Ш-изображения: 1^2, 2р6, 3^2, 3р6, 4^2, 3с?10, 4р6,
чо 00 Обобщенное главное квантовое число, т (слои)
<1 и) с - о 00 Главное квантовое число, п (периоды)
и) и) о 00 ю о чо 00 и) с Орбитальное квантовое число, 1 (ряды)
и) ю 00 00 о 00 ю и) а\ ^ и) 00 а\ -
1 132 ю 00 о 00 00 о 00 00 00 00 о о и) а\ и) 00 о с о а\ с о
1 133 979-1 123 817-961 00 о ю 689-799 00 561-671 463-543 365-445 и) <1 293-347 00 и, 1 и) 171-203 121-153 и)
и) 1124 00 о 00 о о 00 и) 00 и) 00 00 ю Е о
и) 1 125 00 00 о 00 и) чо и) 00 ¿¿г о иг
1 136 1 126 00 с 00 о 00 00 00 и) о и) о 00 00 ю 00 о а\
1 137 1 127 00 и) 00 о 00 и) и) 00 ю о
1 138 1 128 00 00 о 00 00 00 о о и) ю и) 06Г 00 о 00 о 00 00 00 00
1 129 00 о и) ^ 00 о ю ю ю
1 130 00 00 о 00 о и) 00 о о о
с 00 00 о Число элементов, N
и) и) о 00 РаЗНОСТЬ Мт+ 1-Мт ЬШ
I—' I—' I—' ЧО <л <л ^ р %
Ы ^ |—
^ а^ ю га
а-
р 5
Я
о н л н
Л л п
X »
М
3 н
5 ТЗ
Я Я
Н 3 °
Я й 85
N
Я й
(Л
»4
«3 ГТ
Ы ^ ^ V, ^
л* „ й „ <л
^ ^ а^ V. ОС <-.
Ы (О оо
со
оо
Я:
1 3
2 Р>
— ^ 00 ^
,
£ „ ° I— "
К>
■ Со
О о
Ч- ^ 1—1 Зз "
н р
о» и к
к р
О ьо ЧО
н— а!
оо ОО
З4 оо Оо
оо ОО
н— о
ЧО ,о ОО
1 4—1.
о
Формула, безусловно, отражает действительность лишь в первом приближении, но, заменив названия и характеристики всех химических элементов на числа, соответствующие порядковым номерам открытых и гипотетических элементов и расположив их в последовательности по Д.И. Менделееву, можно обнаружить поразительный факт: простые числа обнаруживают периодичность свойств как в горизонтальных, так и в вертикальных рядах, отвечая общей формуле N = 2m2 (табл. 1, 2).
Выводы
Показано, что нумерация рядов соответствует значениям орбитального квантового числа, периодов - главного квантового числа, слоев - обобщенного главного квантового числа.
Разность в количестве элементов в рядах отвечает удвоенной сумме главного и орбитального и квантовых чисел, что указывает на прямую связь с первым правилом Клечковского.
Все лантаноиды, актиноиды и их более тяжелые аналоги располагаются между nd1 и nd2-элементами.
Нижняя граница таблицы Д.И. Менделеева остается неопределенной.
Литература
1. Саркисов Ю.С. Гипотетическая структура будущей таблицы Д.И. Менделеева // Тех-
ника и технология силикатов. 2019. № 1. С. 2-6.
2. Саркисов Ю.С. Новые закономерности распределения химических элементов (энои-
дов) с z =118 // Техника и технология силикатов. 2019. № 4. С. 112-114.
3. Герман Ф. Поэзия разума. Saarbruchen : LAP LAMBERT Academic Publisching, 2015.
552 c.
Информация об авторах:
Саркисов Юрий Сергеевич, доктор технических наук, профессор кафедры физики, химии и теоретической механики Томского государственного архитектурно-строительного университета (Томск, Россия). E-mail: [email protected]
Горленко Николай Петрович, доктор технических наук, профессор кафедры физики, химии и теоретической механики Томского государственного архитектурно-строительного университета (Томск, Россия). E-mail: [email protected]
Tomsk State University Journal of Chemistry, 2020, 17, 69-73. DOI: 10.17223/24135542/17/5
Yu.S. Sarkisov, N.P. Gorlenko
Tomsk state University of architecture and civil engineering (Tomsk, Russia)
Development of ideas about the structure of the table of chemical elements D.I. Mendeleev
200 years have passed since the discovery of the first chemical element in the table of D.I. Mendeleev - hydrogen. Today, 150 years after the discovery of the periodic law, 118 of them are known. Currently, two variants of placing elements in the order
Развитие представлений о структуре таблицы химических элементов
of increasing charge of the nucleus of atoms are most widely used: the short and long-period methods of depicting the periodic system, which, in modern language, can be called a 2D image. The paper expands the understanding of the structure of the table of D.I. Mendeleev. It is shown that each period includes two rows of elements. In this regard, a zero series is introduced in the first period, in which it is proposed to place an electron, proton and neutron. In turn, each pair of periods forms a layer that corresponds to the introduced generalized quantum number m.
Keywords: periodic table of D.I. Mendeleev, periodicity, chemical elements, quantum mechanics, electronic formula, natural series of numbers, quantum numbers, electron, proton, neutron.
References
1. Sarkisov, Yu.S. Gipoteticheskaya struktura budushchej tablicy D.I. Mendeleeva. Tekhnika
i tekhnologiya silikatov. 2019, 1, 2-6.
2. Sarkisov, Yu.S. Novye zakonomernosti raspredeleniya himicheskih elementov (enoidov)
s z =118. 2019. Tekhnika i tekhnologiya silikatov. 2019, 4, 112-114.
3. German F. Poeziya razuma; Saarbruchen «LAP LAMBERT» Academic Publisching, 2015;
552 c.
Information about the authors:
Sarkisov Uurii, PhD, Professor, Department of physics, chemistry and theoretical mechanics, Tomsk State University of Architecture and Building (Tomsk, Russia). E-mail: [email protected] Gorlenko Nikolay, PhD, Professor, Department of physics, chemistry and theoretical mechanics, Tomsk State University of Architecture and Building (Tomsk, Russia). E-mail: [email protected]
