Статья: Причина периодичности Периодического закона
ПРИЧИНА ПЕРИОДИЧНОСТИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА
Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф.
Первоначально схема построения конфигурации электронной составляющей атомов не выводилась из каких-либо строгих теоретических (тем более - математических) представлений. Она просто основывалась на наблюдаемых изменениях химических свойств и спектров элементов.
Первое физическое обоснование схема получила лишь методами квантовой механики Н.Бора. Появились представления о внешних электронных оболочках, уровнях, подуровнях, о их периодической повторяемости, которыми обуславливалось периодическое изменение химических свойств элементов. Была найдена физическая причина периодичности Периодического закона.
Многообразие современных моделей строения атомов всё ещё основывается на главном постулате Н.Бора: в атоме существует чёткая последовательность вложенных друг в друга сферических электронных оболочек. Однако этим принципом просто рассматривается сформированная Природой последовательность, не объясняется механизм формирования, не показываются закономерности, использованные Природой.
Последовательность заполнения электронных уровней хорошо описывается мнемоническим правилом В.М.Клечковского. Но, опять же – не определяется им. Исследователи отмечают «размывания периодичности», явные нарушения диктуемых этим правилом чётких границ заполняемых подуровней, начиная с шестого периода. Выпускается из виду большая группа элементов (формально – подчиняющихся правилу, но в действительности – более тонко размывающих периодичность): 24Cr, 29Cu, 41Nb, 42Mo, 44Ru, 45Rh, 46Pd, 47Ag, 78Pt, 79Au, 111Rg.
Строгое количественное объяснение периодичности изменения химических и физических свойств элементов оказалось чрезвычайно сложной задачей. По сей день отсутствует математическая причина периодичности Периодического закона.
Идеальная математика[1-3] обобщает порядки, по которым складывалось всё в Природе. Самый простой порядок – сложение натуральных чисел (1я ступень), затем – умножение целых чисел (2я ступень), и т.д.
Рассмотрим, как Природа использовала эти порядки на примере создания ею химических элементов.
Вначале напомним основные физические условия такого создания.
Согласно Периодическому закону Д.И.Менделеева, элементы усложнялись добавлением одного протона в ядро и одного электрона в оболочку каждого атома. Сосредоточим внимание только на строительстве электронных оболочек.
Электроны в оболочке располагаются уровнями, на которых их энергии очень близки. Энергия электрона определяется его четырьмя квантовыми числами:
n - главное (адрес уровней): 1,2,3,4,5,6,7;
l - вспомогательное (адрес подуровней s,p,d,f): 0,1,2,3;
m - магнитное (адрес орбитали): целые числа от –l до +l;
s - спиновое (спин): +1/2, -1/2.
Согласно принципу Паули в атоме не должно быть двух электронов в одинаковом состоянии. Поэтому «добавленные» электроны должны отличаться разными комбинациями их квантовых чисел. При создании нового элемента изменения всех переменных должны быть минимальными!!!
Соблюдая эти физические условия, Природа создала все химические элементы следующими минимальными усложнениями их электронных оболочек. В обозначении электронных формул опустим уже сформированные подуровни и оставим только последние, ещё формируемые (в круглых скобках – нормальная форма оболочки, об этом - ниже).
1H 1s1 .
2He 1s2 .
3Li 2s1 .
4Be 2s2 .
5B 2s2 2p1 .
6C 2s2 2p2 .
7N 2s2 2p3 .
8O 2s2 2p4 .
9F 2s2 2p5 .
10Ne 2s2 2p6 .
11Na 3s1 .
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--