Մենդելեևի կողմից տրված պարբերական օրենքի ձևակերպումը. Քիմիայի դասախոս

1. Ապացուցեք, որ Դ.Ի.Մենդելեևի Պարբերական օրենքը, ինչպես բնության ցանկացած այլ օրենքը, կատարում է բացատրական, ընդհանրացնող և կանխատեսող գործառույթներ։ Բերեք օրինակներ, որոնք ցույց են տալիս այլ օրենքների այս գործառույթները, որոնք ձեզ հայտնի են քիմիայի, ֆիզիկայի և կենսաբանության դասընթացներից:

Մենդելեևի պարբերական օրենքը քիմիայի հիմնարար օրենքներից է։ Կարելի է պնդել, որ ամբողջ ժամանակակից քիմիան կառուցված է դրա վրա։ Նա բացատրում է ատոմների հատկությունների կախվածությունը դրանց կառուցվածքից, ընդհանրացնում է այդ կախվածությունը բոլոր տարրերի համար՝ դրանք բաժանելով տարբեր խմբերի, ինչպես նաև կանխատեսում է դրանց հատկությունները՝ կախված կառուցվածքից և կառուցվածքից՝ կախված հատկություններից։

Կան նաև այլ օրենքներ, որոնք ունեն բացատրական, ընդհանրացնող և կանխատեսող գործառույթներ։ Օրինակ՝ էներգիայի պահպանման օրենքը, լույսի բեկման օրենքը, Մենդելի գենետիկ օրենքը։

2. Անվանի՛ր այն քիմիական տարրը, որի ատոմում էլեկտրոնները դասավորված են մակարդակներով՝ ըստ թվերի շարքի՝ 2, 5. Ո՞ր պարզ նյութն է կազմում այս տարրը: Ո՞րն է նրա ջրածնի միացության բանաձևը և ինչպե՞ս է կոչվում: Ի՞նչ բանաձև ունի այս տարրի ամենաբարձր օքսիդը, ինչպիսի՞ն է նրա բնութագիրը: Գրե՛ք այս օքսիդի հատկությունները բնութագրող ռեակցիայի հավասարումները։

3. Նախկինում բերիլիումը դասակարգվում էր որպես III խմբի տարր, իսկ նրա հարաբերական ատոմային զանգվածը համարվում էր 13,5։ Ինչու՞ Դ. Ի. Մենդելեևը այն տեղափոխեց II խումբ և ուղղեց բերիլիումի ատոմային զանգվածը 13,5-ից մինչև 9:

Նախկինում բերիլիում տարրը սխալմամբ վերագրվել էր III խմբին: Սրա պատճառը բերիլիումի ատոմային զանգվածի սխալ որոշումն էր (9-ի փոխարեն այն հավասար էր 13,5-ի)։ Դ. Ի. Մենդելեևը ենթադրեց, որ բերիլիումը գտնվում է II խմբում՝ հիմնվելով տարրի քիմիական հատկությունների վրա: Բերիլիումի հատկությունները շատ նման էին Mg-ի և Ca-ի հատկություններին և բոլորովին տարբերվում էին Al-ի հատկություններից։ Իմանալով, որ Be-ին հարող տարրերի՝ Li-ի և B-ի ատոմային զանգվածները համապատասխանաբար 7 և 11 են, Դ. Ի. Մենդելեևը ենթադրեց, որ բերիլիումի ատոմային զանգվածը 9 է։

4. Գրի՛ր քիմիական տարրի կողմից առաջացած պարզ նյութի ռեակցիաների հավասարումները, որի ատոմում էլեկտրոնները բաշխված են էներգիայի մակարդակներում՝ ըստ մի շարք թվերի՝ 2, 8, 8, 2 և No տարրերից առաջացած պարզ նյութերի։ 7 և թիվ 8 Պարբերական համակարգում։ Ո՞րն է ռեակցիայի արտադրանքի քիմիական կապի տեսակը: Ի՞նչ բյուրեղային կառուցվածք ունեն սկզբնական պարզ նյութերը և դրանց փոխազդեցության արգասիքները:

5. Մետաղական հատկությունների ամրացման հերթականությամբ դասավորե՛ք հետեւյալ տարրերը՝ As, Sb, N, P, Bi. Ստացված շարքը հիմնավորե՛ք՝ հիմնվելով այս տարրերի ատոմների կառուցվածքի վրա:

N, P, As, Sb, Bi - մետաղական հատկությունների ուժեղացում: Խմբերում մետաղական հատկությունները ուժեղացված են:

6. Ոչ մետաղական հատկությունների ամրացման հերթականությամբ դասավորե՛ք հետեւյալ տարրերը՝ Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na: Ստացված շարքը հիմնավորե՛ք՝ հիմնվելով այս տարրերի ատոմների կառուցվածքի վրա:

Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl - ոչ մետաղական հատկությունների ուժեղացում: Ոչ մետաղական հատկությունները ժամանակաշրջաններում ուժեղանում են:

7. Դասավորի՛ր օքսիդների թթվային հատկությունների թուլացման հերթականությամբ, որոնց բանաձևերն են՝ SiO2, P2O5, Al2O3, Na2O, MgO, Cl2O7: Արդարացնել ստացված շարքը: Գրե՛ք այդ օքսիդներին համապատասխանող հիդրօքսիդների բանաձևերը: Ինչպե՞ս է փոխվում նրանց թթվային կերպարը ձեր առաջարկած սերիալում:

8. Գրի՛ր բորի, բերիլիումի և լիթիումի օքսիդների բանաձևերը և դասավորի՛ր դրանք հիմնական հատկությունների աճման կարգով։ Գրե՛ք այդ օքսիդներին համապատասխանող հիդրօքսիդների բանաձևերը: Ո՞րն է դրանց քիմիական բնույթը:

9. Ի՞նչ են իզոտոպները: Ինչպե՞ս է իզոտոպների հայտնաբերումը նպաստել Պարբերական օրենքի ձևավորմանը:

Տարրերի պարբերական համակարգը արտացոլում է քիմիական տարրերի փոխհարաբերությունները: Տարրի ատոմային թիվը հավասար է միջուկի լիցքին, թվային առումով՝ պրոտոնների թվին։ Մեկ տարրի միջուկներում պարունակվող նեյտրոնների թիվը, ի տարբերություն պրոտոնների թվի, կարող է տարբեր լինել։ Նույն տարրի ատոմները, որոնց միջուկները պարունակում են տարբեր թվով նեյտրոններ, կոչվում են իզոտոպներ։

Յուրաքանչյուր քիմիական տարր ունի մի քանի իզոտոպներ (բնական կամ արհեստական): Քիմիական տարրի ատոմային զանգվածը հավասար է նրա բոլոր բնական իզոտոպների զանգվածների միջին արժեքին՝ հաշվի առնելով դրանց առատությունը։

Իզոտոպների հայտնաբերմամբ միջուկների լիցքերը, այլ ոչ թե դրանց ատոմային զանգվածները, սկսեցին օգտագործվել պարբերական համակարգում տարրերը բաշխելու համար։

10. Ինչո՞ւ են Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական համակարգում տարրերի ատոմային միջուկների լիցքերը միապաղաղ փոխվում, այսինքն՝ յուրաքանչյուր հաջորդ տարրի միջուկի լիցքը նախորդ տարրի ատոմային միջուկի լիցքի համեմատ ավելանում է մեկով, և Պարբերաբար փոխվում են տարրերի և նրանց կազմած նյութերի հատկությունները:

Դա պայմանավորված է նրանով, որ տարրերի և դրանց միացությունների հատկությունները կախված չեն էլեկտրոնների ընդհանուր քանակից, այլ միայն վերջին շերտի վրա գտնվող վալենտային էլեկտրոններից։ Վալենտային էլեկտրոնների թիվը պարբերաբար փոխվում է, հետևաբար՝ պարբերաբար փոխվում են նաև տարրերի հատկությունները։

11. Տրե՛ք Պարբերական օրենքի երեք ձևակերպումներ, որոնցում քիմիական տարրերի համակարգման համար հիմք են ընդունվում հարաբերական ատոմային զանգվածը, ատոմի միջուկի լիցքը և արտաքին էներգիայի մակարդակների կառուցվածքը ատոմի էլեկտրոնային թաղանթում։

1. Քիմիական տարրերի և նրանց կողմից առաջացած նյութերի հատկությունները պարբերական կախվածության մեջ են տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածներից։
2. Քիմիական տարրերի և նրանց կողմից առաջացած նյութերի հատկությունները պարբերական կախվածության մեջ են տարրերի ատոմային միջուկների լիցքից։
3. Քիմիական տարրերի և դրանցից առաջացած նյութերի հատկությունները պարբերական կախվածության մեջ են ատոմի էլեկտրոնային թաղանթի արտաքին էներգիայի մակարդակների կառուցվածքից։

1

Մախով Բ.Ֆ.

«Չեզոք ատոմի թրթռումային մոդելի» հեղինակի մշակման հետ կապված՝ «աշխարհի եթերի» ընդգրկմամբ, որում «ատոմային միջուկի մշտական ​​դրական լիցք» և «Կուլոնյան դաշտ» հասկացությունները դառնում են ավելորդ, Հարց է առաջանում Պարբերական օրենքի նոր ձևակերպման մասին։ Նման ձևակերպում է առաջարկվում այս հոդվածում, որտեղ դիտարկվում է նաև Պարբերական օրենքի մաթեմատիկական արտահայտության խնդիրը։ Հոդվածում հեղինակն օգտագործում է «Չեզոք ատոմների սիմետրիկ քվանտային պարբերական համակարգի (SC-PSA)» սեփական տարբերակը՝ ադեկվատ Վիբրացիոն մոդելին։

Ավելի ու ավելի հեռու մեզանից 1869 թ - Պարբերական օրենքի առաջին ձևակերպման ժամանակը Դ.Ի. Մենդելեևը (PZM) և Տարրերի պարբերական աղյուսակի (PSE-M) նրա մշակումը, որտեղ տարրի ատոմային քաշը վերցվել է որպես հիմնական դասակարգման չափանիշ, քիչ թե շատ հասկանալի բնութագիր, որն այն ժամանակ հասանելի է: Բայց նույնիսկ ինքը՝ Դմիտրի Իվանովիչը, ասաց, որ «մենք չգիտենք պարբերականության պատճառները»։ Այն ժամանակ հայտնի էր ընդամենը 63 տարր, և դրանց հատկությունները (հիմնականում քիմիական) հայտնի էին քիչ և ոչ միշտ ճշգրիտ։

Այնուամենայնիվ, տարրերի համակարգվածության խնդիրն արդեն ինքն իրեն հռչակել է և լուծում պահանջում։ Մենդելեևի հնարամիտ ինտուիցիան թույլ տվեց նրան հաջողությամբ (այն ժամանակվա գիտելիքների մակարդակով) հաղթահարել առաջադրանքը: PZM-ի նրա ձևակերպումը (հոկտեմբեր 1971). «...տարրերի հատկությունները, և հետևաբար նրանց ձևավորված պարզ և բարդ մարմինների հատկությունները պարբերական կախվածության մեջ են իրենց ատոմային քաշից»:

Դմիտրի Իվանովիչը բոլոր տարրերը դասավորեց մի շարքով (Մենդելեևի շարքը) ատոմային քաշի ավելացման կարգով, որում, սակայն, նա թույլ տվեց նաև շեղումներ հայտնի զույգ տարրերի համար (հիմնված քիմիական հատկությունների վրա), այսինքն. իրականում կախվածություն կա ոչ միայն ատոմային քաշից։

Գիտնականներին պարզ դարձավ, որ PSE-M-ի մի տարրից մյուսին անցնելիս, տարրի որոշ բնութագիր աստիճաններով ավելանում է նույնքանով: Այս արժեքն է Զկոչվում էր սերիական համար (հիմնականում քիմիկոսների կողմից) կամ ատոմային համար (ֆիզիկոսների կողմից)։ Պարզվեց, որ ատոմային քաշն ինքնին որոշակիորեն կախված է Զ. Ուստի, որպես պատվիրման հիմնական չափանիշ, ընդունվել է Z հերթական համարը, որը, համապատասխանաբար, ատոմային քաշի փոխարեն ներառվել է ՊԶՄ 2-րդ ձևակերպման մեջ։

Անցավ ժամանակ, և ի հայտ եկան համակարգման նոր հնարավորություններ։ Առաջին հերթին, դրանք առաջընթաց են չեզոք ատոմների գծային օպտիկական սպեկտրների (LOS) և բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման (XXR) ուսումնասիրության մեջ: Պարզվեց, որ յուրաքանչյուր տարր ունի յուրահատուկ սպեկտր, և դրանցից մի շարք նոր տարրեր են հայտնաբերվել։ Սպեկտրները նկարագրելու համար առաջարկվել են քվանտային թվեր, սպեկտրային տերմիններ, Վ.Պաուլիի բացառման սկզբունքը, Գ.Մոզելիի օրենքը և այլն։Ատոմների ուսումնասիրությունը գագաթնակետին հասավ ատոմի առաջին մոդելների (MOA) ստեղծմամբ՝ Դ.Ի մահից հետո։ Մենդելեևը։

Մոզելիի օրենքը, որը բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման հաճախականությունը կապում էր սերիական համարի հետ Զ, հատկապես մեծ ներդրում է ունեցել գիտության մեջ։ Նա հաստատեց Մենդելեևի շարքի ճիշտությունը և հնարավորություն տվեց նշել մնացած չբացահայտված տարրերի համարները։ Բայց հետո, առաջնորդվելով բարի մտադրություններով, սերիական համար տալ ԶՖիզիկական իմաստով, 19-րդ դարի սկզբի գիտելիքների մակարդակի ֆիզիկոսները (ատոմի առաջին մոդելները) եկան հապճեպ եզրակացության, որ դա չի կարող լինել այլ բան, քան ատոմային միջուկի մշտական ​​դրական էլեկտրական լիցքը (տարրական էլեկտրական լիցքերի քանակը. - eZ).

Արդյունքում գիտնականները եկան այն եզրակացության, որ անհրաժեշտ է PZM-ի զտված 2-րդ ձևակերպումը, որում տարրի ատոմային միջուկի մշտական ​​դրական էլեկտրական լիցքը վերցված է որպես համակարգման հիմնական չափանիշ:

Բայց, ցավոք, 20-րդ դարի սկզբին ատոմի առաջին մոդելները ներկայացվեցին չափազանց մեխանիկորեն (մոլորակային միջուկային մոդելներ), իսկ ատոմի էլեկտրական չեզոքությունը որպես ամբողջություն ներկայացվեց միջուկի դրական լիցքով և համապատասխան լիցքով. բացասական տարրական մասնիկների թիվը՝ էլեկտրոններ, այսինքն. նաեւ էլեկտրաէներգիայի մասին այն ժամանակվա պարզունակ գիտելիքների մակարդակով։ Արդյունքում կիրառվեց մշտական ​​Կուլոնյան էլեկտրական դաշտի հասկացությունը, որը ձգում է միջուկի շուրջ պտտվող էլեկտրոնները և այլն։ Եվ Աստված չանի, որ էլեկտրոնն ընկնի միջուկի վրա:

Էլեկտրոնի ալիքային բնույթի բացահայտումը և բազմաթիվ խնդիրներատոմի ընդունված մոդելով հանգեցրին «ատոմի քվանտային մեխանիկական մոդելի» անցմանը։ Քվանտային մեխանիկա (QM) ողջունվել է որպես 20-րդ դարի ամենամեծ ձեռքբերումը: Սակայն ժամանակի ընթացքում խանդավառությունը մարեց։ Պատճառը երերուն հիմքն է, որի վրա կառուցված է CME-ն՝ հիմնված Շրյոդինգերի հավասարման վրա, որը « նկարագրում էէլեկտրոնի շարժում. Նախ, մոտեցումն ինքնին սխալ է. չեզոք ատոմի հավասարակշռության քվանտային վիճակը որպես ամբողջություն դիտարկելու փոխարեն (մակրոմակարդակում, խոսելով սիներգետիկ լեզվով), էլեկտրոնի շարժումը դիտարկվում է CME-ում (այսինքն. նրանք աշխատում են չափազանց մանրամասն միկրո մակարդակով): Պատկերացրեք, որ իդեալական գազի դեպքում, փոխանակ այն դիտարկելու մակրո մակարդակում գազի վիճակի ժամանակային պարամետրերով (ճնշում, ջերմաստիճան, ծավալ), նրանք հանկարծ կսկսեն գրել շարժման հավասարումներ յուրաքանչյուրի համար։ գազի միլիարդավոր ատոմներն ու մոլեկուլները, բարձրաձայն հառաչելով միևնույն ժամանակ առաջադրանքի դժվարության և ժամանակակից համակարգիչների անբավարար հզորության մասին։ Մինչդեռ մակրոմակարդակում ամբողջ պատկերը հեշտությամբ և նրբագեղ կերպով նկարագրվում է գազի վիճակի պարամետրերի միացման հավասարման միջոցով՝ Կլապեյրոն-Մենդելեևի հավասարումը: [FES, M, SE, 1984, p.288]

Նման մի բանբարդության մեջ մեզ առաջարկում է CME-ն ի դեմս իր հիմնադիր հայրերի, հատկապես մեծ ատոմային թվերով ատոմների դեպքում: Այնուամենայնիվ, ակադեմիկոս Լև Լանդաուն (1908-1968), որն ինքը CME-ի հիմնասյուներից մեկն է, արդեն գրել է. «Մեկից ավելի էլեկտրոն ունեցող ատոմը էլեկտրոնների բարդ համակարգ է, որոնք փոխազդում են միմյանց հետ: Նման համակարգի համար կարելի է, խիստ ասած, դիտարկել միայն համակարգի վիճակները որպես ամբողջություն։ Նույն միտքը կարելի է գտնել սպեկտրոսկոպիայի ֆիզիկոս ակադ. ԲՍՍՀ ԳԱ Էլյաշևիչ Մ.Ա. (1908-95):

Այնուամենայնիվ, վերադառնանք Պարբերական օրենքի ձևակերպումների քննարկմանը։ PZM-ի ժամանակակից (զտված 2-րդ) ձևակերպումը հետևյալն է.

«Տարրերի հատկությունները պարբերական կապի մեջ են նրանց ատոմային միջուկների լիցքի հետ»։ Միջուկային լիցք eZ = տարրի ատոմային (սերիական) թիվը համակարգում, բազմապատկված տարրական էլեկտրական լիցքով (այսինքն Z-ը թվայինորեն հավասար է տարրական էլեկտրական լիցքերի թվին):

Ինչո՞ւ է անհրաժեշտ ՊԶՄ-ի նոր՝ 3-րդ ձևակերպումը:

1) 2-րդ ձևակերպումից այնքան էլ պարզ չէ, թե ինչ հատկությունների մասին է խոսքը՝ եթե դրանք քիմիական են, ապա ուղղակիորեն կապված չեն տարրերի (չեզոք ատոմների) հետ։ Երբ չեզոք ատոմները փոխազդում են, նրանց փոփոխական EMF-ները համընկնում են, ինչի հետևանքով նրանք որոշակի աստիճանի գրգռում են գործադրում միմյանց վրա: Քիմիական կապը նկարագրելու համար պետք է հավելյալ իմանաք՝ ինչի հետ է կապված (նյութի բաղադրությունը և կառուցվածքը) և ինչ կոնկրետ ֆիզիկական պայմաններում (CFU) և այլն։

2) Հեղինակի կողմից մշակված «Վիբրացիոն մոդելի» համաձայն՝ չեզոք ատոմի միջուկը չունի ոչ հաստատուն էլեկտրական լիցք, ոչ էլ իր կողմից ստեղծված մշտական ​​Կուլոնյան դաշտ (դրա փոխարեն՝ պուլսացիոն միջուկ, փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտ՝ EMF, կանգնած EMW, պարամետրային ռեզոնանս, տատանումների բարձր որակի գործակից, ամրության ատոմ): Տե՛ս ՖԻ, 2008, թիվ 3, էջ 25

3) Այսինքն՝ ոչ արգումենտի, ոչ էլ ֆունկցիայի հստակ սահմանում չկա: Ինչ վերաբերում է պարբերական կախվածության բնույթին, ապա նույնպես որոշակիություն չկա։ PZM-ն անօգուտ է առանց միաժամանակ դիտարկելու Պարբերական աղյուսակի աղյուսակը, ինչի պատճառով այն հաճախ ընդհանրապես չի հիշատակվում դասագրքերում իր ներկայիս ձևակերպմամբ («արատավոր շրջան»): Պատահական չէ, որ մենք դեռ չունենք Պարբերական համակարգի ամբողջական տեսություն և ՊԶՄ-ի ամենամաթեմատիկական արտահայտությունը։

4) Այժմ դուք կարող եք օգտագործել սկզբունքորեն նոր հնարավորություններ Պարբերական օրենքի ավելի ճիշտ ձևակերպման և դրա մաթեմատիկական արտահայտության ածանցման համար, որը. տալ«Չեզոք ատոմի թրթռումային մոդել» (միջուկի և դրա շրջակա միջավայրի զուգակցված թրթռումներ) և «Չեզոք ատոմների սիմետրիկ քվանտային պարբերական համակարգ (SC-PSA)», մշակված և հրատարակված հեղինակի կողմից։

5) Համաձայն սիներգետիկ մոտեցման՝ ատոմի հավասարակշռության քվանտային վիճակը որպես ամբողջություն (մակրոսկոպիկ մոտեցում) կարելի է նկարագրել ժամանակից անկախ մի քանի պարամետրերով։ Հեղինակը ցույց է տվել, որ դրանք խիստ անհատական ​​(Վ. Պաուլիի բացառման սկզբունք) 4 քվանտային թվերի շարք են, որոնք բնորոշ են յուրաքանչյուր ատոմին, որը որոշվում է նրա LOS-ից (և ոչ CME-ի հավասարումներից):

Այդպիսինքվանտային թվերի հավաքածուն եզակիորեն որոշում է տարրի տեղը (դրա կոորդինատները) հեղինակի կողմից մշակված SC-PSA-ում:

6) Նման պարամետրերը պետք է համապատասխանեն մի շարք պահանջների.

Արձագանքել չեզոք ատոմի ֆիզիկական բնույթին (ըստ «Վիբրացիոն մոդելի»)

Եղեք միանշանակ

Լինել ամբողջ թիվ (որը բխում է միջուկի ճառագայթման բուն էությունից)

Այն հեշտ է չափել (չեզոք ատոմի սպեկտրից)։

Այսպիսով, յուրաքանչյուր ատոմի համար հայտնի քվանտային թվերի նշանակությունը պետք է ճշգրտվի՝ ըստ նրանց ֆիզիկական բնույթի:

7) Է.Շրյոդինգերի CME հավասարման փոխարեն հեղինակն առաջարկում է օգտագործել քվանտային թվերի միացման հավասարումներ (Մախովի հավասարումներ) (հեղինակը գտել է երկու նման հավասարումներ), որոնք PZM-ի մաթեմատիկական արտահայտությունն են՝ համարժեք նոր ձևակերպմանը։ Այս մասին ավելի մանրամասն՝ առաջիկա գրքում:

8) «Չեզոք ատոմի թրթռումային մոդելի» և միջուկի փոփոխական EMF-ի նոր գաղափարի լույսի ներքո Պարբերական օրենքի նոր ձևակերպման համար տարրական էլեկտրական լիցքի փոխարեն անհրաժեշտ է մեկ այլ ֆիզիկական մեծություն. , որը Z հերթական թվի հետ միասին բնութագրում է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության ուժը (աստիճանաբար փոփոխվում է Z-ի աճով) և եզակիորեն որոշվում է չեզոք ատոմների սպեկտրից։ Եվ կա այդպիսի արժեք՝ դա նուրբ կառուցվածքի հաստատունն է (α) [FES-763], որը սովորաբար օգտագործվում է «Պարբերական աղյուսակի վերին սահմանի» որոնումների ժամանակ։

ՊԶՄ նոր ձևակերպում կարծես այսպես.

«Չեզոք ատոմների բնութագրերը գտնվում են լարվածության մեծությունից պարբերական կախվածության մեջ (aZ) փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտ (EMF)՝ ստեղծված նրանց միջուկների կողմից։ Նման հակիրճ ձևակերպման հեղինակը հասել է 2006 թվականի նոյեմբերի 22-ին՝ մի շարք «երկարատև» ձևակերպումներից հետո։

Դրանից երևում է, որ էլեկտրական լիցքի մեծության փոխարեն ( eZ), որը ներառում է տարրական էլեկտրական լիցք, օգտագործվում է ինտենսիվության արժեքը ( aZ), որը ներառում է α - նուրբ կառուցվածքի հաստատուն, որը «քվանտային էլեկտրադինամիկայի մեջ համարվում է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության «ուժը» բնութագրող բնական պարամետր» [FES, p.763]:

Մենք արդեն խոսել ենք չեզոք ատոմների բնութագրերի մասին (քվանտային թվերի, նրանց ֆիզիկական բնույթի և այլնի մասին), սակայն պարբերական կախվածության բնույթը դեռ մի փոքր պարզաբանման կարիք ունի։ Արդեն հիմա կան նախադրյալներ քվանտային թվերի միացման հավասարումների ածանցման համար. (n+ լ)- կանոններ ակադեմիկոս Վ.Մ. Կլեչկովսկին (1900–72) և (n- լ)- դհն կանոն, պրոֆ. Դ.Ն. Տրիֆոնովը, որոնք հեղինակն օգտագործել է SC-PSA-ի կառուցման համար: Հաշվի առնելով EMF փոփոխականը և մշտական ​​EMW տարածվող (յուրաքանչյուր ատոմի որոշակի խորության վրա), կարող ենք ասել, որ այս քվանտային թվերի գումարը ներկայացնում է կանգնած EMW-ի ընդհանուր էներգիան, և տարբերությունը փոփոխության խորությունն է։ տատանումների պարամետր. Այսինքն, արդեն կան քվանտային թվերի փաթեթներ, որոնք ներկայացնում են SC-PSA-ում (n+ լ)- ժամանակաշրջան (նրանք բոլորը զուգակցված են և կազմում են դիադաներ), և (n- լ)- հաջորդական ատոմների խմբեր - SC-PSA-ի հորիզոնական տողեր (մինչև 4 Z ≤ 120 ժամանակահատվածում), որոնք հաջորդականություններ են զ-, դ-, էջ-, ս- տարրեր. Այսինքն՝ մեկ քվանտային էներգիայի մակարդակում կարող են լինել մի քանի քվանտային վիճակներ։ Երկու միավոր կանգնած EMW-ի առանձնահատկությունների հետագա դիտարկումը թույլ է տալիս դուրս բերել քվանտային թվերի միացման հավասարումները (Մախովի հավասարումներ):

Օրինակ. Ընդհանուր կանգնած EMW էներգիա E n + լ =Է n + Է լ = հաստատ, որտեղ Ե n և Ե լ - դրա մասերի էլեկտրական և մագնիսական բաղադրիչների էներգիայի միջին արժեքները.

Քվանտային թվերի ֆիզիկական իմաստը պարզաբանելու համար մենք օգտագործում ենք քվանտային թողարկողի էներգիայի բանաձևը (ընդհանուր ձևով) E = Eo (2k + 1), հետևաբար → = 2k

Կոնկրետ մենք ունենք Ե n + լ=Է o (2 + 1) → = n + լ , դա քվանտային թվերի գումարն է (n+ լ) Կանգնած ԷՄՎ-ի ընդհանուր էներգիայի ավելացման հարաբերությունն է սկզբնական արժեքին, որը ֆիզիկական նշանակություն է տալիս ակադեմիկոս Վ.Մ.-ի վերոհիշյալ առաջին կանոնին. Կլեչկովսկին.

Կանգնած EMW-ն պարամետրային ռեզոնանսի նյութական կրող է (հաստատուն ներքին էներգիայով էներգիան էլեկտրականից փոխանցվում է մագնիսական և հակառակը՝ հսկայական հաճախականությամբ)։ Այս դեպքում EMW E-ի ընդհանուր էներգիայի էլեկտրական և մագնիսական բաղադրիչների էներգիայի միջին արժեքների տարբերությունը n - լ = Ե n - Է լ - պարամետրի փոփոխության չափը նույնպես քվանտացված է:

Ե n - լ= E o (2 + 1) → = n - լ , այս վերաբերմունքը Ֆիզիկական նշանակություն է տալիս Դ.Ն.Տրիֆոնովի իշխանությանը և այստեղից պարզ է դառնում կանոնը n - լ ≥ 1, քանի որ հակառակ դեպքում չկա մշտական ​​EMW (շրջող ալիքին բնորոշ չպետք է լինի n = լ, և դրա հետ կապված էներգիայի կորուստը): Դուք կարող եք ներկայացնել «պարամետրի փոփոխության հարաբերական արժեք» հասկացությունը. : = = λ

Քվանտացված են նաև կանգնած EMW-ի ընդհանուր էներգիայի բաղադրիչների միջին արժեքները

Ե n=Eo(2 n + 1) → = 2n

Ե լ=Eo(2 լ + 1) → = 2լ

այստեղից էլ քվանտային թվերը nև լ ձեռք են բերում նոր ֆիզիկական նշանակություն՝ որպես մշտական ​​EMW-ի ընդհանուր էներգիայի էլեկտրական և մագնիսական էներգիաների բաղադրիչների քվանտային թվեր («հիմնական քվանտային թվի» և «ուղեծրային քվանտային թվի» փոխարեն):

Կանգնած EMW-ի բարձր և հաստատուն հաճախականությունը արտահայտվում է պարբերական ֆունկցիաների միջոցով՝ մեր դեպքի նկատմամբ՝ եռանկյունաչափական: Կանգնած EMW-ի երկակիությունը ֆունկցիայի պարամետրային նշանակման մեջ է։ Կանգնած EMW-ը որպես ներդաշնակ ալիք կարելի է նկարագրել ձևի սինուսոիդային հավասարումներով y = Ա մեղք (ω տ + φ ),

ապա n տ = n cosα և լ = լ sin α (էլիպսի պարամետրային սահմանումը):

այստեղ nև լ - քվանտային թվեր (անչափ ամբողջ թվային արժեքներ), կանգնած EMW-ի էլեկտրական և մագնիսական բաղադրիչների հարաբերական էներգիայի առավելագույն ամպլիտուդի ցուցիչներ և n տև լ- տատանվող մեծությունների ընթացիկ արժեքները (կանգնած EMW բաղադրիչներ) այս պահին, այսինքն. քանակները նույնպես անչափ են։*)

0 ≤ |n տ| ≤n 0 ≤ |լ տ | ≤լ

Պարզաբանենք, որ դրանք ճիշտ երկուսն են կախվածություններ- կոսինուս և սինուսոիդ «Միջուկ-միջավայր» միջերեսում ճառագայթման սկզբնական պահին առաջինն ունի առավելագույն ամպլիտուդ. դեպի = n (հակառակ դեպքում ճառագայթում չկա), իսկ ամպլիտուդը տարբեր է. դեպի = 0 (այսինքն կա փուլային տեղաշարժ): Սկսելով տարածվել միջուկից՝ կանգնած EMW-ի մի բաղադրիչն առաջացնում է մյուսը և հակառակը: Հեղինակը ցանկանում է զգուշացնել, որ չշտապեն այն եզրակացությունը, որ դեպի = 0, ապա կանգնած EMW-ի ընդհանուր էներգիայի մագնիսական բաղադրիչը նույնպես հավասար է զրոյի։ Դա այդպես չէ, բավական է հիշել քվանտային ներդաշնակ էմիտերի բանաձևը։

Սա էլիպսի հավասարումն է + = 1 (կանոնական տեսքով, սովորական ներդաշնակ տատանումների միացման համար) և քվանտային թվերի միացման հավասարումներից է։

Այս միացման հավասարման ֆիզիկական իմաստն ավելի պարզ է դառնում, եթե որոշ փոխակերպումներ կատարվեն: Դա անելու համար մենք օգտագործում ենք էլիպսի ներկայացումը որպես հիպոտրոխոիդներ:

Մեր գործի համար; .

Սա 1-ին քվանտային թվերի հարաբերակցության հավասարումն է (Մախովի հավասարումը)։

Կամ բավականաչափ պարզ .

Կարելի է տեսնել, որ հավասարումն արտացոլում է մշտական ​​EMW-ի ընդհանուր էներգիայի կայունությունը: Այսպիսով, քվանտային թվերի վերը նշված փաթեթները ( n+l) ժամանակաշրջանի համարն է SC-PSA-ում, և ( n - լ)- սահմանում էժամանակաշրջանում ներառված հորիզոնական տողերի գտնվելու հաջորդականությունը - գտել է իրենց տեղը հաղորդակցության հավասարման մեջ, և ինքնին հավասարումը լավ արտացոլում է SC-PSA-ի կառուցվածքը:

Մնացած երկու քվանտային թվերի համար մենք ստացել ենք ևս մեկ՝ 2-րդ միացման հավասարում (ամբողջական հավաքածուից՝ համաձայն W. Pauli-ի բացառման սկզբունքի) - մ լ ևմ ս , բայց դրանց մասին չես կարող հակիրճ ասել և «սպին» քվանտային թվի ֆիզիկական իմաստով. մ սդեռ պետք է պարզել - տես այստեղ:

Սկիզբ (բնօրինակ տարրի սերիական համարը - ԶՄ) յուրաքանչյուր M-dyad-ի (SC-PSA պարբերությունների զույգ) կարելի է ստանալ բանաձեւի նույնական փոխակերպումից V.M. Կլեչկովսկին համարի համար Զլ տարր, որի վրա առաջին անգամ հայտնվում է տվյալով տարր իմաստը lmax

ԶՄ = Զլ -1 = = ,

ապա ժամըlmax = 0; 1; 2; 3; 4... մենք ունենք ԶՄ= 0; 4; 20; 56; 120..., այսինքն. սրանք այսպես կոչված քառանիստ թվերն են, որոնք անուղղակիորեն կապված են դիադայի համար նախնական քվանտային էներգիայի որոշ նվազագույն մակարդակների հետ (բոլոր տարածական մարմինների մեջ քառաեդրոնն ունի նվազագույն մակերեսի մակերես՝ ֆիքսված ծավալով):

Ավելի մանրամասն այս թեմայի և քվանտային թվերի միացման նշված երկու հավասարումների մասին հեղինակը մտադիր է զեկուցել հրապարակման պատրաստվող աշխատություններում։

Հեղինակը չի հավակնում այս աշխատանքին, իհարկե, ստեղծելու չեզոք ատոմների պարբերական համակարգի ամբողջական տեսությունը և դրա մաթեմատիկական արտահայտումը, բայց այն համարում է անհրաժեշտ և կարևոր փուլ այս ճանապարհին, և իր հնարավորությունների սահմաններում կնպաստի. հետագա առաջընթացի համար:

ՄԱՏԵՆԱԳՐՈՒԹՅՈՒՆ:

1. Կլեչկովսկի Վ.Մ. «Ատոմային էլեկտրոնների բաշխումը և հաջորդական լրացման կանոնը (n+ լ)- խումբ», Մ., Ատոմիզդատ, 1968
2. Կլեչկովսկի Վ.Մ. «Դ.Ի.-ի պարբերական համակարգի որոշ տեսական խնդիրների մշակում. Մենդելեև» (զեկուցում Մենդելեևի X Կոնգրեսի սիմպոզիումում) Մ., Նաուկա, 1971, էջ 54-67։
3. Տրիֆոնով Դ.Ն. «Պարբերական համակարգի կառուցվածքը և սահմանները», Մոսկվա, Ատոմիզդատ, 1976, 271 էջ։
4. Մախով Բ.Ֆ., գիրք «Էլեմենտների սիմետրիկ քվանտային պարբերական համակարգ» (SK-PSE), Մոսկվա, 1997 - ISBN 5-86700-027-3
5. Մախով Բ.Ֆ., Հոդված «Էլեմենտների սիմետրիկ քվանտային պարբերական համակարգ (չեզոք ատոմներ) - SC-PSA (or New Periodization of the Periodic System», RAE «Fundamental Research» ամսագրում, 2007 թ., թիվ 9, էջ 30-36 - ISSN 1812 -7339
6. Մախով Բ.Ֆ., Զեկույց «Զուգակցման դրսևորումը չեզոք ատոմների պարբերական համակարգում (SC-PSA)», «V-Int. «Բինիոլոգիա, սիմետրոլոգիա և սիներգետիկա բնական գիտություններում» գիտաժողով, սեպտ. 2007, Տյումեն, Ցոգու, Բաժին «Ֆիզիկա և քիմիա», էջ 59-65 ISBN 978-5-88465-835-4
7. Մախով Բ.Ֆ., Հոդված «Համաշխարհային հեռարձակում» Դ.Ի. Մենդելեևը և նրա տեղը պարբերական համակարգում», RANH ամսագրում «Fundamental Research», 2008, թիվ 3, էջ. 25-28
8. Մախով Բ.Ֆ., Հոդված «Մետաղների ֆիզիկական բնույթը ատոմի թրթռումային մոդելի լույսի ներքո», Ռուսաստանի բնական գիտությունների ակադեմիայի «Հիմնական հետազոտություն» ամսագրում, 2008, թիվ 3, էջ. 29-37 թթ
9. Landau L.D., Lifshits E.M. "Քվանտային մեխանիկա. Ոչ հարաբերական տեսություն», Մոսկվա: Նաուկա, 1974 (3-րդ հրատ.): էջ 293. և 1989 (4-րդ խմբ.): էջ 302
10. Մախով Բ.Ֆ., գիրք «Չեզոք ատոմի մոդելի և ատոմային ֆիզիկայի ճգնաժամից դուրս գալու ուղիների մասին» (պատրաստված է տպագրության)։
11. Մախով Բ.Ֆ., «Եռաչափ SC-PSA» գիրքը (պատրաստված է տպագրության):
12. Bronstein I.N., Semendyaev K.A., Մաթեմատիկայի ձեռնարկ ինժեներների և բարձրագույն ուսումնական հաստատությունների ուսանողների համար: Մոսկվա՝ Նաուկա, գլխավոր խմբագիր։ FML, 1986 (13e, corr.), էջ 127
13. Հոդված/Article «Նուրբ կառուցվածքի հաստատուն», Ֆիզիկական հանրագիտարանային բառարան - FES, էջ 763

Մատենագիտական ​​հղում

Մախով Բ.Ֆ. ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔ Դ.Ի. ՄԵՆԴԵԼԵԵՎ - ՕՐԵՆՔԻ ՆՈՐ ՁԵՎԱՎՈՐՈՒՄ ԵՎ ՄԱԹԵՄԱՏԻԿԱԿԱՆ ԱՐՏԱՀԱՅՏՈՒՄ // Ժամանակակից բնական գիտության հաջողությունները. - 2008. - No 9. - P. 24-29;
URL՝ http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=10547 (մուտքի ամսաթիվ՝ 17.12.2019): Ձեր ուշադրությանն ենք ներկայացնում «Բնական պատմության ակադեմիա» հրատարակչության կողմից հրատարակված ամսագրերը.

Քիմիական տարրերի պարբերական օրենքը- բնության հիմնարար օրենք, որն արտացոլում է քիմիական տարրերի հատկությունների պարբերական փոփոխությունը, քանի որ դրանց ատոմների միջուկների լիցքերը մեծանում են: Բացվել է մարտի 1-ին (փետրվարի 17-ին հին ոճով) 1869 թ. Դ.Ի. Մենդելեևը։ Այս օրը նա կազմել է աղյուսակ, որը կոչվում է «Էլեմենտների համակարգի փորձը՝ հիմնված նրանց ատոմային քաշի և քիմիական նմանության վրա»։ Պարբերական օրենքի վերջնական ձևակերպումը տրվել է Մենդելեևի կողմից 1871 թվականի հուլիսին, որտեղ ասվում էր.

«Տարրերի հատկությունները և, հետևաբար, նրանց ձևավորված պարզ և բարդ մարմինների հատկությունները պարբերական կախվածության մեջ են իրենց ատոմային քաշից»:

Պարբերական օրենքի Մենդելեևի ձևակերպումը գիտության մեջ գոյություն է ունեցել ավելի քան 40 տարի: Այն վերանայվել է ֆիզիկայի ակնառու նվաճումների, հիմնականում ատոմի միջուկային մոդելի մշակման շնորհիվ (տես Ատոմ)։ Պարզվել է, որ ատոմի (Z) միջուկի լիցքը թվայինորեն հավասար է պարբերական համակարգի համապատասխան տարրի սերիական համարին, իսկ ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների և ենթաթաղանթների լրացումը, կախված Z-ից, տեղի է ունենում այդպիսի եղանակ, որով պարբերաբար կրկնվում են ատոմների նմանատիպ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները (տես Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ)։ Հետևաբար, պարբերական օրենքի ժամանակակից ձևակերպումը հետևյալն է. տարրերի, պարզ նյութերի և դրանց միացությունների հատկությունները պարբերական կախվածության մեջ են ատոմների միջուկների լիցքերից։
Ի տարբերություն բնության այլ հիմնարար օրենքների, ինչպիսիք են համընդհանուր ձգողության օրենքը կամ զանգվածի և էներգիայի համարժեքության օրենքը, պարբերական օրենքը չի կարող գրվել որևէ ընդհանուր հավասարման կամ բանաձևի տեսքով։ Նրա տեսողական արտացոլումը տարրերի պարբերական աղյուսակն է: Այնուամենայնիվ, և՛ ինքը Մենդելեևը, և՛ այլ գիտնականներ փորձեր կատարեցին գտնելու համար Քիմիական տարրերի պարբերական օրենքի մաթեմատիկական հավասարումը. Այս փորձերը հաջողությամբ պսակվեցին միայն ատոմի կառուցվածքի տեսության մշակումից հետո։ Բայց դրանք վերաբերում են միայն թաղանթներում և ենթափեղկերում էլեկտրոնների բաշխման կարգի քանակական կախվածության հաստատմանը ատոմային միջուկների լիցքերից։
Այսպիսով, լուծելով Շրյոդինգերի հավասարումը, կարելի է հաշվարկել, թե ինչպես են էլեկտրոնները բաշխվում տարբեր Z արժեքներով ատոմներում: Եվ հետևաբար, քվանտային մեխանիկայի հիմնական հավասարումը, այսպես ասած, պարբերական օրենքի քանակական արտահայտություններից մեկն է:
Կամ, օրինակ, մեկ այլ հավասարում. Z„, = „+,Z - - (21 + 1)2 - >n,(2t + 1) +
1
+ t «որտեղ «+, Z = - (n + 1+ 1)» +
+(+1+ 1. 2k(n+O 1
2 2 6
Չնայած իր ծավալունությանը, դա այնքան էլ դժվար չէ: i, 1, m և m տառերը ոչ այլ ինչ են, քան հիմնական, ուղեծրային, մագնիսական և սպինային քվանտային թվեր (տես Ատոմ)։ Հավասարումը թույլ է տալիս հաշվարկել, թե Z-ի ինչ արժեքով (տարրի սերիական համար) ատոմում հայտնվում է էլեկտրոն, որի վիճակը նկարագրվում է չորս քվանտային թվերի տրված համադրությամբ։ Փոխարինելով u, 1, t և t հնարավոր համակցությունները այս հավասարման մեջ, մենք ստանում ենք Z-ի տարբեր արժեքների մի շարք: Եթե այդ արժեքները դասավորված են 1, 2, 3, 4 բնական թվերի հաջորդականությամբ, 5, ..., այնուհետև, իր հերթին, ստացվում է ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների կառուցման հստակ սխեման, երբ Z-ն մեծանում է, Այսպիսով, այս հավասարումը նաև պարբերական օրենքի մի տեսակ քանակական արտահայտություն է։ Փորձեք ինքներդ լուծել այս հավասարումը պարբերական համակարգի բոլոր տարրերի համար (դուք կիմանաք, թե ինչպես են արժեքները և և 1; m և m-ը միմյանց հետ կապված Ատոմ հոդվածից):

Պարբերական օրենքը համընդհանուր օրենք է ողջ տիեզերքի համար. Այն վավեր է, որտեղ ատոմներ կան: Սակայն պարբերաբար փոխվում են ոչ միայն ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքները։ Ատոմային միջուկների կառուցվածքն ու հատկությունները նույնպես ենթարկվում են յուրօրինակ պարբերական օրենքի։ Նեյտրոններից և պրոտոններից բաղկացած միջուկներում կան նեյտրոնային և պրոտոնային թաղանթներ, որոնց լցոնումն ունի պարբերական բնույթ։ Նույնիսկ ատոմային միջուկների պարբերական համակարգ կառուցելու փորձեր կան։

Ինչպես պատկերավոր կերպով նշել է ռուս հայտնի քիմիկոս Ն.Դ.Զելինսկին, Պարբերական օրենքը «տիեզերքի բոլոր ատոմների փոխադարձ կապի բացահայտումն էր»։

Պատմություն

Քիմիական տարրերի բնական դասակարգման և համակարգման հիմքերի որոնումը սկսվել է Պարբերական օրենքի հայտնաբերումից շատ առաջ։ Դժվարությունները, որոնց բախվել են բնագետները, ովքեր առաջինն են աշխատել այս ոլորտում, առաջացել են փորձարարական տվյալների բացակայության պատճառով. 19-րդ դարի սկզբին հայտնի քիմիական տարրերի թիվը փոքր էր, իսկ ատոմի ընդունված արժեքները։ շատ տարրերի զանգվածները սխալ են:

Դյոբերեյների եռյակները և տարրերի առաջին համակարգերը

XIX դարի 60-ականների սկզբին միանգամից մի քանի աշխատություններ հայտնվեցին, որոնք անմիջապես նախորդեցին Պարբերական օրենքին։

Spiral de Chancourtois

Նյուլանդների օկտավաններ

Newlands Table (1866)

Դե Շանկուրտուայի պարույրից անմիջապես հետո անգլիացի գիտնական Ջոն Նյուլանդսը փորձ արեց համեմատել տարրերի քիմիական հատկությունները նրանց ատոմային զանգվածների հետ։ Տարրերը դասավորելով իրենց ատոմային զանգվածների աճման կարգով՝ Նյուլենդսը նկատեց, որ յուրաքանչյուր ութերորդ տարրի միջև կա հատկությունների նմանություն։ Նյուլենդսը գտած օրինաչափությունն անվանել է օկտավների օրենք՝ երաժշտական ​​սանդղակի յոթ միջակայքերի անալոգիայով։ Իր աղյուսակում նա քիմիական տարրերը դասավորեց ուղղահայաց խմբերով՝ յուրաքանչյուրը յոթ տարրերից և միևնույն ժամանակ պարզեց, որ (որոշ տարրերի կարգի մի փոքր փոփոխությամբ) քիմիական հատկություններով նման տարրեր հայտնվում են նույն հորիզոնական գծի վրա:

Ջոն Նյուլանդսն, իհարկե, առաջինն էր, ով տվեց մի շարք տարրեր, որոնք դասավորված են ատոմային զանգվածների աճման կարգով, քիմիական տարրերին հատկացրեց համապատասխան սերիական համարը և նկատեց այս կարգի և տարրերի ֆիզիկաքիմիական հատկությունների համակարգված կապը: Նա գրել է, որ նման հաջորդականությամբ կրկնվում են այն տարրերի հատկությունները, որոնց համարժեք կշիռները (զանգվածները) տարբերվում են 7 միավորով կամ մի արժեքով, որը 7-ի բազմապատիկ է, այսինքն՝ ութերորդ տարրը հերթականությամբ կրկնում է հատկությունները։ առաջինից, ինչպես երաժշտության մեջ առաջինը կրկնվում է ութերորդ նոտան։ Նյուլենդսը փորձեց այս կախվածությունը, որն իրականում տեղի է ունենում թեթև տարրերի համար, տալ ունիվերսալ բնույթ։ Նրա աղյուսակում նմանատիպ տարրերը դասավորված էին հորիզոնական շարքերում, բայց բոլորովին այլ հատկությունների տարրեր հաճախ նույն շարքում էին հայտնվում։ Բացի այդ, Նյուլենդսը ստիպված էր երկու տարր տեղադրել որոշ բջիջներում. վերջապես, սեղանը դատարկ նստատեղեր չուներ. արդյունքում օկտավաների օրենքը ընդունվեց ծայրահեղ թերահավատորեն։

Odling և Meyer սեղաններ

Էլեկտրոնների մերձեցման էներգիայի հետ կապված պարբերական օրենքի դրսևորումները

Ատոմային էլեկտրոնների մերձեցման էներգիաների պարբերականությունը բնականաբար բացատրվում է նույն գործոններով, որոնք արդեն նշվել են իոնացման պոտենցիալների քննարկման ժամանակ (տե՛ս էլեկտրոնների մերձեցման էներգիայի սահմանումը):

ունեն ամենաբարձր կապը էլեկտրոնների նկատմամբ էջ-VII խմբի տարրեր. Էլեկտրոնների ամենացածր հարաբերակցությունը s² ( , , ) և s²p 6 ( , ) կամ կիսալցված կազմաձևերով ատոմների համար էջ- ուղեծրեր ( , , ):

Պարբերական օրենքի դրսևորումները էլեկտրաբացասականության հետ կապված

Խստորեն ասած՝ տարրին չի կարելի վերագրել մշտական ​​էլեկտրաբացասականություն։ Ատոմի էլեկտրաբացասականությունը կախված է բազմաթիվ գործոններից, մասնավորապես՝ ատոմի վալենտային վիճակից, ֆորմալ օքսիդացման վիճակից, կոորդինացիոն թվից, մոլեկուլային համակարգում ատոմի միջավայրը կազմող լիգանդների բնույթից և որոշ ուրիշներ. Վերջերս այսպես կոչված ուղեծրային էլեկտրաբացասականությունը ավելի ու ավելի է օգտագործվում էլեկտրաբացասականությունը բնութագրելու համար, որը կախված է կապի ձևավորման մեջ ներգրավված ատոմային ուղեծրի տեսակից և դրա էլեկտրոնների պոպուլյացիայից, այսինքն՝ ատոմային ուղեծրը զբաղեցված է չհամօգտագործվող էլեկտրոնային զույգով։ , առանձին բնակեցված է չզույգված էլեկտրոնով կամ դատարկ է։ Բայց, չնայած էլեկտրաբացասականության մեկնաբանման և որոշման հայտնի դժվարություններին, այն միշտ անհրաժեշտ է մոլեկուլային համակարգում կապերի բնույթի որակական նկարագրության և կանխատեսման համար, ներառյալ կապի էներգիան, էլեկտրոնային լիցքի բաշխումը և իոնականության աստիճանը, ուժի հաստատունը: և այլն։

Ատոմային էլեկտրաբացասականության պարբերականությունը պարբերական օրենքի կարևոր մասն է և կարելի է հեշտությամբ բացատրել՝ հիմնվելով էլեկտրաբացասականության արժեքների անփոփոխ, թեև ոչ բոլորովին միանշանակ, կախվածության վրա իոնացման էներգիաների և էլեկտրոնների մերձեցման համապատասխան արժեքներից:

Ժամանակահատվածներում նկատվում է էլեկտրաբացասականության աճի ընդհանուր միտում, իսկ ենթախմբերում՝ դրա անկումը։ Ամենափոքր էլեկտրաբացասականությունը գտնվում է I խմբի s տարրերում, ամենամեծը՝ VII խմբի p տարրերում։

Պարբերական օրենքի դրսևորումները ատոմային և իոնային շառավիղների նկատմամբ

Բրինձ. 4 Ատոմների ուղեծրային շառավիղների կախվածությունը տարրի ատոմային թվից։

Ատոմների և իոնների չափերի փոփոխության պարբերական բնույթը վաղուց հայտնի է։ Այստեղ դժվարությունը կայանում է նրանում, որ էլեկտրոնային շարժման ալիքային բնույթի պատճառով ատոմները չունեն խիստ սահմանված չափեր։ Քանի որ մեկուսացված ատոմների բացարձակ չափերի (շառավիղների) ուղղակի որոշումը անհնար է, այս դեպքում հաճախ օգտագործվում են դրանց էմպիրիկ արժեքները: Դրանք ստացվում են բյուրեղներում և ազատ մոլեկուլներում չափված միջմիջուկային հեռավորություններից՝ յուրաքանչյուր միջուկային հեռավորությունը բաժանելով երկու մասի և դրանցից մեկը հավասարեցնելով առաջին (երկուսի՝ համապատասխան քիմիական կապով միացված) ատոմի շառավղին, իսկ մյուսը՝ շառավղին։ երկրորդ ատոմի. Այս բաժանման ժամանակ հաշվի են առնվում տարբեր գործոններ, այդ թվում՝ քիմիական կապի բնույթը, երկու կապակցված ատոմների օքսիդացման վիճակները, դրանցից յուրաքանչյուրի կոորդինացման բնույթը և այլն։ Այս կերպ ստացվում են այսպես կոչված մետաղական, կովալենտային, իոնային և վան դեր Վալսյան շառավիղները։ Վան դեր Վալսի շառավիղները պետք է դիտարկել որպես չկապված ատոմների շառավիղներ. դրանք հայտնաբերվում են միջուկային հեռավորությունների միջոցով պինդ կամ հեղուկ նյութերում, որտեղ ատոմները գտնվում են միմյանց մոտ (օրինակ՝ պինդ արգոնի ատոմները կամ պինդ ազոտի երկու հարևան N 2 մոլեկուլների ատոմները), բայց կապված չեն որևէ քիմիական նյութի հետ։ պարտատոմս .

Բայց, ակնհայտորեն, մեկուսացված ատոմի արդյունավետ չափի լավագույն նկարագրությունը նրա արտաքին էլեկտրոնների լիցքի խտության հիմնական առավելագույնի տեսականորեն հաշվարկված դիրքն է (միջուկից հեռավորությունը): Սա ատոմի այսպես կոչված ուղեծրային շառավիղն է։ Ուղեծրային ատոմային շառավիղների արժեքների փոփոխության պարբերականությունը, կախված տարրի ատոմային թվից, դրսևորվում է բավականին պարզ (տես նկ. 4), և այստեղ հիմնական կետերն են ալկալային մետաղին համապատասխան շատ ընդգծված մաքսիմումների առկայությունը: ատոմները և նույն նվազագույնը, որոնք համապատասխանում են ազնիվ գազերին: Ուղեծրային ատոմային շառավիղների արժեքների նվազումը ալկալային մետաղից համապատասխան (մոտակա) ազնիվ գազին անցնելու ժամանակ, բացառությամբ շարքի, ոչ միապաղաղ բնույթ է կրում, հատկապես, երբ անցումային տարրերի (մետաղների) ընտանիքները իսկ լանթանիդները կամ ակտինիդները հայտնվում են ալկալային մետաղի և ազնիվ գազի միջև։ Ընտանիքներում մեծ ժամանակահատվածներում դ-և զ-տարրերից, նկատվում է շառավիղների ավելի քիչ կտրուկ նվազում, քանի որ ուղեծրերի էլեկտրոններով լրացումը տեղի է ունենում նախորդ արտաքին շերտում: Տարրերի ենթախմբերում հիմնականում մեծանում են նույն տեսակի ատոմների և իոնների շառավիղները։

Պարբերական օրենքի դրսեւորումները ատոմացման էներգիայի հետ կապված

Պետք է ընդգծել, որ տարրի օքսիդացման վիճակը, լինելով ֆորմալ բնութագիր, չի տալիս պատկերացում ոչ միացության մեջ այս տարրի ատոմների արդյունավետ լիցքերի, ոչ էլ ատոմների վալենտության մասին, թեև օքսիդացման վիճակը հաճախ կոչվում է պաշտոնական վալենտություն: Շատ տարրեր կարող են դրսևորել ոչ թե մեկ, այլ մի քանի տարբեր օքսիդացման վիճակներ: Օրինակ, քլորի համար հայտնի են բոլոր օքսիդացման վիճակները −1-ից +7, չնայած նույնիսկ նրանք շատ անկայուն են, իսկ մանգանի համար՝ +2-ից +7: Օքսիդացման վիճակի ամենաբարձր արժեքները պարբերաբար փոխվում են՝ կախված տարրի սերիական համարից, սակայն այդ պարբերականությունը բարդ է: Ամենապարզ դեպքում, մի շարք տարրերում ալկալիական մետաղից մինչև ազնիվ գազ, ամենաբարձր օքսիդացման աստիճանը +1-ից (F) բարձրանում է մինչև +8 (O 4): Այլ դեպքերում, ազնիվ գազի օքսիդացման ամենաբարձր աստիճանը ավելի քիչ է (+4 F 4), քան նախորդ հալոգենի (+7 O 4 −): Հետևաբար, տարրի սերիական համարից ամենաբարձր օքսիդացման վիճակի պարբերական կախվածության կորի վրա մաքսիմումներն ընկնում են կա՛մ ազնիվ գազի, կա՛մ դրան նախորդող հալոգենի վրա (նվազագույնները միշտ ալկալիական մետաղի վրա են)։ Բացա հետևաբար, - շարքում օքսիդացման ամենաբարձր աստիճանի փոփոխությունը պարզվում է, որ անցնում է առավելագույնի միջով: Ընդհանուր առմամբ, ալկալային մետաղից հալոգեն կամ ազնիվ գազ տարրերի շարքում ամենաբարձր օքսիդացման վիճակի բարձրացումը ոչ մի կերպ միապաղաղ չէ, հիմնականում անցումային մետաղների կողմից բարձր օքսիդացման վիճակների դրսևորման պատճառով: Օրինակ, շարքի ամենաբարձր օքսիդացման վիճակի աճը` +1-ից +8-ը «բարդանում է» նրանով, որ մոլիբդենի, տեխնիումի և ռութենիումի համար այնպիսի բարձր օքսիդացման վիճակներ, ինչպիսիք են +6 (O 3), +7 (2): O 7), + 8 (O4):

Պարբերական օրենքի դրսեւորումները օքսիդացման ներուժի հետ կապված

Պարզ նյութի շատ կարևոր բնութագրիչներից մեկը նրա օքսիդացման պոտենցիալն է, որն արտացոլում է պարզ նյութի ջրային լուծույթների հետ փոխազդելու հիմնարար կարողությունը, ինչպես նաև դրա օքսիդացման օքսիդացման հատկությունները: Պարբերական է նաև պարզ նյութերի օքսիդացման պոտենցիալների փոփոխությունը՝ կախված տարրի ատոմային թվից։ Բայց պետք է հիշել, որ պարզ նյութի օքսիդացման ներուժի վրա ազդում են տարբեր գործոններ, որոնք երբեմն պետք է առանձին դիտարկել: Հետևաբար, օքսիդացման պոտենցիալների փոփոխության պարբերականությունը պետք է շատ ուշադիր մեկնաբանվի:

/Na + (aq)	/Mg 2+ (aq)	/Al 3+ (aq)
2.71 Վ	2.37 Վ	1.66 Վ
/K + (aq)	/Ca 2+ (aq)	/Sc 3+ (aq)
2.93 Վ	2,87 Վ	2.08 Վ

Որոշ հստակ հաջորդականություններ կարելի է գտնել պարզ նյութերի օքսիդացման պոտենցիալների փոփոխության մեջ: Մասնավորապես, մի ​​շարք մետաղներում ալկալայինից դեպի իրեն հաջորդող տարրեր տեղափոխելիս նվազում են օքսիդացման պոտենցիալները ( + (aq) և այլն՝ հիդրատացված կատիոն).

Սա հեշտությամբ բացատրվում է ատոմների իոնացման էներգիայի ավելացմամբ հեռացված վալենտային էլեկտրոնների քանակի ավելացմամբ։ Հետևաբար պարզ նյութերի օքսիդացման պոտենցիալների կախվածության կորի վրա տարրի հերթական թվից կան ալկալային մետաղներին համապատասխանող մաքսիմումներ։ Բայց սա պարզ նյութերի օքսիդացման պոտենցիալների փոփոխության միակ պատճառը չէ։

Ներքին և երկրորդական պարբերականությունը

ս- և Ռ- տարրեր

Ատոմների իոնացման էներգիայի արժեքների փոփոխության բնույթի ընդհանուր միտումները, էլեկտրոնի նկատմամբ ատոմների մերձեցման էներգիան, էլեկտրաբացասականությունը, ատոմային և իոնային շառավիղները, պարզ նյութերի ատոմացման էներգիան, օքսիդացման աստիճանը, պարզ նյութերի օքսիդացման պոտենցիալները տարրի ատոմային թվից վերը նշված են: Այս միտումների ավելի խորը ուսումնասիրությամբ կարելի է պարզել, որ ժամանակաշրջաններում և խմբերում տարրերի հատկությունների փոփոխության օրինաչափությունները շատ ավելի բարդ են: Որոշ ժամանակաշրջանում տարրերի հատկությունների փոփոխության բնույթով դրսևորվում է ներքին պարբերականություն, իսկ խմբում՝ երկրորդական պարբերականություն (հայտնագործել է Է. Վ. Բիրոնը 1915 թ.)։

Այսպիսով, I խմբի s-տարրից անցնելիս Ռ-Ատոմների իոնացման էներգիայի կորի վրա VIII խմբի տարրը և դրանց շառավիղների փոփոխության կորը ունի ներքին առավելագույն և նվազագույն չափեր (տե՛ս նկ. 1, 2, 4):

Սա վկայում է տվյալ ժամանակաշրջանի ընթացքում այդ հատկությունների փոփոխության ներքին պարբերական բնույթի մասին: Վերոնշյալ օրինաչափությունները կարելի է բացատրել միջուկի սկրինինգ հասկացության օգնությամբ։

Միջուկի պաշտպանիչ ազդեցությունը պայմանավորված է ներքին շերտերի էլեկտրոններով, որոնք, պաշտպանելով միջուկը, թուլացնում են արտաքին էլեկտրոնի ձգողականությունը դեպի այն։ Այսպիսով, բերիլիում 4-ից բոր 5 անցնելիս, չնայած միջուկային լիցքի ավելացմանը, ատոմների իոնացման էներգիան նվազում է.

Բրինձ. 5 Բերիլիումի վերջին մակարդակների կառուցվածքը՝ 9,32 էՎ (ձախ) և բոր, 8,29 էՎ (աջ)

Դա պայմանավորված է այն պատճառով, որ ձգում է դեպի միջուկը 2p- բորի ատոմի էլեկտրոնը թուլանում է ցուցադրման գործողության պատճառով 2 վրկ- էլեկտրոններ.

Հասկանալի է, որ միջուկի պաշտպանությունը մեծանում է ներքին էլեկտրոնային շերտերի քանակի ավելացմամբ։ Ուստի ենթախմբերում ս- և Ռ-տարրեր, նկատվում է ատոմների իոնացման էներգիայի նվազման միտում (տես նկ. 1):

Իոնացման էներգիայի նվազումը 7 N ազոտից մինչև թթվածին 8 O (տես նկ. 1) բացատրվում է նույն ուղեծրի երկու էլեկտրոնների փոխադարձ վանմամբ.

Բրինձ. 6 Ազոտի վերջին մակարդակների կառուցվածքի դիագրամ՝ 14,53 էՎ (ձախ) և թթվածին, 13,62 էՎ (աջ)

Մեկ ուղեծրի էլեկտրոնների զննման և փոխադարձ վանման ազդեցությունը բացատրում է նաև ատոմային շառավիղների ժամանակաշրջանի փոփոխության ներքին պարբերական բնույթը (տես նկ. 4):

Բրինձ. 7 Արտաքին p-օրբիտալների ատոմային շառավիղների երկրորդական պարբերական կախվածությունը ատոմային թվից

Բրինձ. 8 Ատոմների առաջին իոնացման էներգիայի երկրորդական պարբերական կախվածությունը ատոմային թվից

Բրինձ. 9 Էլեկտրոնների խտության շառավղային բաշխումը նատրիումի ատոմում

Գույքային փոփոխությունների բնույթով ս- և Ռ-տարրերը ենթախմբերում, հստակ նկատվում է երկրորդական պարբերականություն (նկ. 7): Դա բացատրելու համար օգտագործվում է էլեկտրոնների միջուկ ներթափանցման գաղափարը։ Ինչպես ցույց է տրված Նկար 9-ում, ցանկացած ուղեծրի էլեկտրոնը գտնվում է միջուկին մոտ գտնվող տարածքում որոշակի ժամանակով: Այլ կերպ ասած, արտաքին էլեկտրոնները ներթափանցում են միջուկ ներքին էլեկտրոնների շերտերի միջոցով: Ինչպես երևում է Նկար 9-ից, արտաքին 3 ս-Նատրիումի ատոմի էլեկտրոնը միջուկի մոտ գտնվելու շատ զգալի հավանականություն ունի ներքին տարածաշրջանում. Դեպի- և Լ- էլեկտրոնային շերտեր.

Նույն հիմնական քվանտային թվով էլեկտրոնային խտության (էլեկտրոնների ներթափանցման աստիճանի) կոնցենտրացիան ամենաբարձրն է. ս-էլեկտրոն, պակաս - համար Ռ-էլեկտրոն, նույնիսկ ավելի քիչ - համար դ-էլեկտրոն և այլն: Օրինակ, n = 3 դեպքում ներթափանցման աստիճանը նվազում է 3 հաջորդականությամբ ս>3էջ>3դ(տե՛ս նկ. 10):

Բրինձ. 10 Հեռավորության վրա էլեկտրոն (էլեկտրոնի խտություն) գտնելու հավանականության ճառագայթային բաշխում rմիջուկից

Հասկանալի է, որ ներթափանցման էֆեկտը մեծացնում է արտաքին էլեկտրոնների և միջուկի միջև կապի ուժը: Ավելի խորը ներթափանցման շնորհիվ ս-էլեկտրոնները ավելի մեծ չափով պաշտպանում են միջուկը, քան Ռ-էլեկտրոնները, իսկ վերջիններս ավելի ուժեղ են, քան դ- էլեկտրոններ և այլն:

Օգտագործելով միջուկ էլեկտրոնների ներթափանցման գաղափարը, եկեք դիտարկենք ածխածնի ենթախմբի տարրերի ատոմների շառավիղի փոփոխության բնույթը: - - - - շարքում կա ատոմի շառավիղը մեծացնելու ընդհանուր միտում (տես նկ. 4, 7): Այնուամենայնիվ, այս աճը ոչ միապաղաղ է: Սի-ից Գե գնալիս արտաքին Ռ- էլեկտրոնները անցնում են տասը 3 էկրանով դ-էլեկտրոններ և դրանով իսկ ամրացնել կապը միջուկի հետ և սեղմել ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը: Փոքրացում 6 էջ-Pb-ի ուղեծրերը 5-ի համեմատ Ռ- ուղեծրային Sn 6-ի ներթափանցման պատճառով էջ-էլեկտրոններ կրկնակի էկրանի տակ տասը 5 դ-էլեկտրոններ և տասնչորս 4 զ- էլեկտրոններ. Սա նաև բացատրում է C-Pb շարքի ատոմների իոնացման էներգիայի փոփոխության ոչ միապաղաղությունը և դրա ավելի մեծ արժեքը Pb-ի համար՝ համեմատած Sn ատոմի հետ (տես նկ. 1):

դ- Տարրեր

Ատոմների արտաքին շերտում դ- տարրերը (բացառությամբ) ունեն 1-2 էլեկտրոն ( ns- պայման): Մնացած վալենտային էլեկտրոնները գտնվում են (n-1) դ- վիճակ, այսինքն՝ նախաարտաքին շերտում։

Ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների նմանատիպ կառուցվածքը որոշում է որոշ ընդհանուր հատկություններ դ- տարրեր. Այսպիսով, նրանց ատոմները բնութագրվում են առաջին իոնացման էներգիայի համեմատաբար ցածր արժեքներով: Ինչպես երևում է Նկար 1-ում, ատոմների իոնացման էներգիայի փոփոխության բնույթը շարքի ժամանակաշրջանում դ- տարրերն ավելի հարթ են, քան անընդմեջ ս- և էջ- տարրեր. -ից տեղափոխվելիս դ- III խմբի տարր դեպի դ- II խմբի տարր, իոնացման էներգիայի արժեքները փոխվում են ոչ միապաղաղ: Այսպիսով, կորի հատվածում (նկ. 1) տեսանելի են ատոմների իոնացման էներգիային համապատասխան երկու տարածք, որոնցում 3. դՕրբիտալներ՝ յուրաքանչյուրը մեկ և երկու էլեկտրոն: Լցնում 3 դ-Օրբիտալները մեկ էլեկտրոնի կողմից ավարտվում են (3d 5 4s 2), ինչը նկատվում է 4s 2 կոնֆիգուրացիայի հարաբերական կայունության որոշակի աճով՝ 3d 5 կոնֆիգուրացիայի էկրանի տակ 4s 2 էլեկտրոնի ներթափանցման պատճառով: Իոնացման էներգիայի ամենաբարձր արժեքը ունի (3d 10 4s 2), որը համապատասխանում է Z-ի ամբողջական ավարտին. դ-ենթաշերտ և էլեկտրոնային զույգի կայունացում էկրանի տակ ներթափանցման պատճառով 3 դ 10 - կոնֆիգուրացիաներ.

Ենթախմբերում դ- տարրեր, ատոմների իոնացման էներգիայի արժեքները հիմնականում մեծանում են: Դա կարելի է բացատրել միջուկ էլեկտրոնի ներթափանցման ազդեցությամբ։ Այսպիսով, եթե դուք դ-4-րդ շրջանի արտաքին 4 տարրեր ս-էլեկտրոնները թափանցում են էկրան 3 դ-էլեկտրոններ, ապա 6-րդ շրջանի տարրերն ունեն արտաքին 6 ս-էլեկտրոնները թափանցում են արդեն կրկնակի էկրանի տակ 5 դ- և 4 զ- էլեկտրոններ. Օրինակ:

22 Ti …3d 2 4s 2	I = 6,82 էՎ
40 Zr …3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2	I = 6,84 էՎ
72 Hf… 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 2 6s 2	I = 7,5 էՎ

Հետեւաբար, դ-6-րդ շրջանի արտաքին բ ս- էլեկտրոնները ավելի ամուր են կապված միջուկի հետ և, հետևաբար, ատոմների իոնացման էներգիան ավելի մեծ է, քան դ-4-րդ շրջանի տարրեր.

Ատոմների չափերը դ- տարրերը միջանկյալ են ատոմների չափերի միջև ս- և էջայս ժամանակաշրջանի տարրերը. Նրանց ատոմների շառավիղների փոփոխությունն այդ ժամանակահատվածում ավելի սահուն է, քան համար ս- և էջ- տարրեր.

Ենթախմբերում դ-տարրեր, ատոմների շառավիղները հիմնականում մեծանում են: Կարևոր է նշել հետևյալ հատկանիշը՝ ենթախմբերում ատոմային և իոնային շառավիղների ավելացում դ-տարրերը հիմնականում համապատասխանում են 4-րդ տարրից 5-րդ շրջանի տարրի անցմանը: Համապատասխան ատոմային շառավիղները դ-Այս ենթախմբի 5-րդ և 6-րդ ժամանակաշրջանների տարրերը մոտավորապես նույնն են: Դա բացատրվում է նրանով, որ 5-րդ շրջանից 6-րդ ժամանակաշրջանի անցման ժամանակ էլեկտրոնային շերտերի քանակի ավելացման հետեւանքով շառավիղների աճը փոխհատուցվում է. զ- էլեկտրոններով լցնելու արդյունքում առաջացած սեղմում 4 զ-ենթաշերտ y զ-6-րդ շրջանի տարրեր. Այս դեպքում զ- սեղմումը կոչվում է լանթանիդ. Արտաքին շերտերի նմանատիպ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներով և մոտավորապես նույն չափերի ատոմներով և իոններով դ-Այս ենթախմբի 5-րդ և 6-րդ ժամանակաշրջանների տարրերը բնութագրվում են հատկությունների հատուկ նմանությամբ:

Սկանդիումի ենթախմբի տարրերը չեն ենթարկվում նշված օրինաչափություններին։ Այս ենթախմբի համար բնորոշ են հարևան ենթախմբերին բնորոշ նախշերը։ ս- տարրեր.

Պարբերական օրենք - քիմիական սիստեմատիկայի հիմքը

տես նաեւ

Նշումներ

գրականություն

1. Ախմետով Ն.Ս.Անօրգանական քիմիայի դասընթացի արդիական հարցեր. - Մ.: Լուսավորություն, 1991. - 224 s - ISBN 5-09-002630-0
2. Կորոլկով Դ.Վ.Անօրգանական քիմիայի հիմունքները. - Մ.: Լուսավորություն, 1982. - 271 էջ.
3. Մենդելեև Դ.Ի.Քիմիայի հիմունքներ, հատոր 2. Մ.: Գոշիմիզդատ, 1947. 389 էջ.
4. Մենդելեև Դ.Ի.// Բրոքհաուսի և Էֆրոնի հանրագիտարանային բառարան. 86 հատորով (82 հատոր և 4 հավելյալ): - Սանկտ Պետերբուրգ. , 1890-1907 թթ.

Մենդելեևի պարբերական օրենքը. Հայտնաբերվել է Դ. Ի. Մենդելեևի կողմից «Քիմիայի հիմունքներ» (1868-1871) դասագրքի վրա աշխատելու ընթացքում։ Սկզբում մշակվել է աղյուսակ (1869 թ. մարտի 1) «Էլեմենտների համակարգի փորձը՝ հիմնված նրանց ատոմային քաշի և քիմիական նմանության վրա» (տես. Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ):Դասական Մենդելեեւի կողմից պարբերականների ձեւակերպումը. Օրենքում ասվում էր. «Տարրերի հատկությունները, հետևաբար նրանց կողմից ձևավորված պարզ և բարդ մարմինների հատկությունները, պարբերական կախվածության մեջ են իրենց ատոմային քաշից»: Ֆիզ. Պարբերական օրենքը հիմնավորվել է ատոմի միջուկային մոդելի մշակմամբ (տես Նկ. Ատոմ) և փորձ: թվերի ապացույց. Պարբերականում տարրի հերթական թվի հավասարությունը. իր ատոմի միջուկային լիցքավորման համակարգին (Z) (1913)։ Արդյունքում՝ ժամանակակից Պարբերական օրենքի ձևակերպում. տարրերի հատկությունները, ինչպես նաև դրանց առաջացրած պարզ և բարդ նյութերը գտնվում են պարբերականության մեջ: կախվածությունը միջուկի լիցքից Z. Ատոմի քվանտային տեսության շրջանակներում ցույց է տրվել, որ Z-ի մեծացման հետ մեկտեղ արտաքին կառուցվածքը. ատոմների էլեկտրոնային թաղանթներ, որոնք ուղղակիորեն որոշում են քիմիական նյութի առանձնահատկությունները։ տարրի հատկությունները.

Պարբերական օրենքի առանձնահատկությունն այն է, որ այն չունի մեծություններ։ գորգ արտահայտությունները հավասարման տեսքով. Պարբերական օրենքի տեսողական արտացոլումը պարբերական է: քիմ. տարրեր. Դրանց հատկությունների փոփոխությունների պարբերականությունը հստակորեն երևում է նաև որոշ ֆիզիկական փոփոխությունների կորերով։ մեծություններ, ինչպիսիք են իոնացման պոտենցիալները: ատոմային շառավիղներ և ծավալներ.

Պարբերական օրենքը ունիվերսալ է տիեզերքի համար՝ պահպանելով իր ուժը ամենուր, որտեղ առկա են նյութի ատոմային կառուցվածքները։ Սակայն դրա կոնկրետ դրսեւորումները որոշվում են այն պայմաններով, որոնցում դեկտ. քիմիական հատկություններ. տարրեր. Օրինակ, Երկրի վրա այս հատկությունների առանձնահատկությունը պայմանավորված է թթվածնի և դրա միացությունների առատությամբ, ներառյալ. օքսիդներ, որոնք, մասնավորապես, մեծապես նպաստել են պարբերականության բուն հատկության բացահայտմանը։

Պարբերական համակարգի կառուցվածքը.Ժամանակակից պարբերական համակարգը ներառում է 109 քիմիական տարր (տեղեկություններ կան 1988 թվականին Z=110 ունեցող տարրի սինթեզի մասին)։ Դրանցից՝ բնության մեջ հայտնաբերված առարկաներ 89; Բոլոր տարրերը, որոնք հաջորդում են U-ին կամ տրանսուրանային տարրերին (Z = 93 109), ինչպես նաև Tc (Z = 43), Pm (Z = 61) և At (Z = 85) արհեստականորեն սինթեզվել են decomp-ի միջոցով: միջուկային ռեակցիաներ. Z= 106 109 ունեցող տարրերը դեռ անուններ չեն ստացել, ուստի աղյուսակներում դրանց համապատասխան նշաններ չկան. Z = 109 ունեցող տարրի համար առավելագույն զանգվածային թվերը: երկարակյաց իզոտոպներ.

Պարբերական համակարգի ողջ պատմության ընթացքում հրապարակվել են նրա պատկերի ավելի քան 500 տարբեր տարբերակներ։ Դա պայմանավորված էր պարբերական համակարգի կառուցվածքի որոշ վիճահարույց խնդիրների ռացիոնալ լուծում գտնելու փորձերով (Հ–ի տեղակայում, ազնիվ գազեր, լանտանիդներ և տրանսուրանի տարրեր և այլն)։ Նաիբ. տարածել հետևյալը. Պարբերական համակարգի արտահայտման աղյուսակային ձևեր. 2) երկարը մշակվել է Մենդելեևի կողմից, կատարելագործվել է 1905 թվականին Ա.Վերների կողմից (նկ. 2); 3) սանդուղք, որը հրատարակվել է 1921 թվականին Հ. Բորի կողմից (նկ. 3): Վերջին տասնամյակների ընթացքում կարճ և երկար ձևերը հատկապես լայնորեն օգտագործվում են որպես տեսողական և գործնականում հարմար: Բոլորը թվարկված են: ձևերն ունեն որոշակի առավելություններ և թերություններ. Սակայն հազիվ թե հնարավոր լինի առաջարկել կ.-լ. ունիվերսալ պարբերական համակարգի պատկերի տարբերակ, տո-րի համարժեք կերպով կարտացոլեր քիմ. տարրերը և դրանց քիմիական փոփոխությունների առանձնահատկությունները: վարքագիծը, երբ Z-ն աճում է:

Ֆունդամ. Պարբերական համակարգի կառուցման սկզբունքը նրանում տարրերի ժամանակաշրջաններ (հորիզոնական տողեր) և խմբեր (ուղղահայաց սյունակներ) տարբերակելն է։ Ժամանակակից պարբերական համակարգը բաղկացած է 7 ժամանակաշրջանից (յոթերորդը, որը դեռ ավարտված չէ, պետք է ավարտվի Z \u003d 118-ով հիպոթետիկ տարրով) և 8 խմբից: տարրերի հավաքածու, որը սկսվում է ալկալիական մետաղից (կամ ջրածնից առաջին շրջանում) և ավարտվում ազնիվ գազով։ Տարրերի թիվը ժամանակաշրջաններում բնականաբար մեծանում է և, սկսած երկրորդից, կրկնվում են զույգերով՝ 8, 8, 18, 18, 32, 32, ... (առանձնահատուկ դեպք է միայն երկու տարր պարունակող առաջին պարբերությունը)։ Տարրերի խումբը չունի հստակ սահմանում. պաշտոնապես դրա թիվը համապատասխանում է մաքս. դրա բաղկացուցիչ տարրերի օքսիդացման վիճակի արժեքը, սակայն այս պայմանը մի շարք դեպքերում չի պահպանվում. Յուրաքանչյուր խումբ բաժանված է հիմնական (ա) և երկրորդական (բ) ենթախմբերի. դրանցից յուրաքանչյուրը պարունակում է քիմ. Սուրբ դուք, to-ryh ատոմները բնութագրվում են նույն կառուցվածքով արտաքին: էլեկտրոնային պատյաններ. Խմբերի մեծ մասում a և b ենթախմբերի տարրերը ցույց են տալիս որոշակի քիմ. նմանություն, պրիմ. բարձր օքսիդացման վիճակներում:

Պարբերական համակարգի կառուցվածքում առանձնահատուկ տեղ է գրավում VIII խումբը։ Ողջ տևողության ընթացքում ժամանակին դրան վերագրվում էին միայն «եռյակների» տարրեր՝ Fe-Co-Ni և պլատինե մետաղներ (Ru Rh Pd և Os-Ir-Pt), և բոլոր ազնիվ գազերը տեղադրվեցին իրենց մեջ: զրոյական խումբ; հետեւաբար պարբերական համակարգը պարունակում էր 9 խումբ։ Այն բանից հետո, 60-ական թթ. Ստացվել են կոմ. Xe, Kr և Rn ազնիվ գազերը սկսեցին տեղավորվել VIIIa ենթախմբում, և զրոյական խումբը վերացավ։ Եռյակների տարրերը կազմում էին VIII6 ենթախումբը։ VIII խմբի նման «կառուցվածքային դիզայն» այժմ հանդիպում է պարբերական համակարգի արտահայտման գրեթե բոլոր հրապարակված տարբերակներում։

Տարբերել. Առաջին շրջանի առանձնահատկությունն այն է, որ այն պարունակում է ընդամենը 2 տարր՝ H և He։ Ջրածինը St-in - միավորների առանձնահատկությունների պատճառով: տարր, որը հստակորեն սահմանված տեղ չունի պարբերական աղյուսակում: H նշանը տեղադրվում է կամ Ia ենթախմբում, կամ VIIa ենթախմբում, կամ երկուսն էլ միաժամանակ՝ փակագծերի մեջ փակելով նշանը ենթախմբերից մեկում կամ, վերջապես, պատկերելով այն decomp: տառատեսակներ. Հ–ի դասավորության այս եղանակները հիմնված են այն փաստի վրա, որ այն ունի որոշակի ֆորմալ նմանություններ ինչպես ալկալային մետաղների, այնպես էլ հալոգենների հետ։

Բրինձ. 2. Long form պարբերական: քիմիական համակարգեր. տարրեր (ժամանակակից տարբերակ): Բրինձ. 3. Սանդուղք ձեւ պարբերական: քիմիական համակարգեր. տարրեր (H. Bohr, 1921):

Երկրորդ շրջանը (Li-Ne), որը պարունակում է 8 տարր, սկսվում է ալկալիական մետաղից Li (միասնություն, օքսիդացման վիճակ + 1); դրան հաջորդում է Be metal (օքսիդացման աստիճան + 2): մետաղական B նիշը (օքսիդացման վիճակ +3) թույլ է արտահայտված, իսկ նրան հաջորդող C-ն տիպիկ ոչ մետաղ է (օքսիդացման վիճակ +4): Հետագա N, O, F և Ne-ոչ մետաղները, և միայն N-ն ունի ամենաբարձր օքսիդացման աստիճանը + 5, որը համապատասխանում է խմբի թվին. O-ն և F-ն ամենաակտիվ ոչ մետաղներից են։

Երրորդ շրջանը (Նա–Ար) նույնպես ներառում է 8 տարր, փոփոխության բնույթը քիմ. st-in to-rykh-ը շատ առումներով նման է երկրորդ շրջանում նկատվածին: Այնուամենայնիվ, Mg-ն և Al-ն ավելի «մետաղական» են, քան համապատասխան: Be և B. Մնացած տարրերն են Si, P, S, Cl և Ar-ը ոչ մետաղներ են. նրանք բոլորն էլ ցուցադրում են օքսիդացման վիճակներ, որոնք հավասար են խմբի թվին, բացառությամբ Ar-ի: T. arr., երկրորդ և երրորդ շրջաններում, Z-ի աճի հետ նկատվում է մետաղի թուլացում և ոչ մետաղի աճ։ տարրերի բնույթը.

Առաջին երեք ժամանակաշրջանների բոլոր տարրերը պատկանում են ենթախմբերին. Ըստ ժամանակակից տերմինաբանություն, Ia և IIa ենթախմբերին պատկանող տարրեր, կոչ. I-տարրեր (գունային աղյուսակում դրանց նշանները տրված են կարմիրով), IIIa-VIIIa-p-տարրեր ենթախմբերին (նարնջագույն նշաններ):

Չորրորդ շրջանը (K-Kr) պարունակում է 18 տարր։ Ալկալիական մետաղից Կ–ից և ալկալային հողից հետո։ Ca (s-տարրեր) հաջորդում է 10, այսպես կոչված, մի շարք: անցումային (Sc-Zn) կամ d-տարրեր (կապույտ նշաններ), որոնք ներառված են ենթախմբերում b. Անցումային տարրերի մեծ մասը (բոլորը մետաղներ են) ցուցադրում են խմբի թվին հավասար ամենաբարձր օքսիդացման վիճակները՝ բացառելով Fe-Co-Ni եռյակը, որտեղ Fe-ն որոշակի պայմաններում ունի +6 օքսիդացման աստիճան, իսկ Co-ն և Ni-ն՝ առավելագույնը եռարժեք. Ga-ից Kr-ի տարրերը պատկանում են a ենթախմբերին (p-տարրեր), և նրանց st-in-ի փոփոխության բնույթը շատ առումներով նման է երկրորդ և երրորդ շրջանների տարրերի st-in-ի փոփոխությանը համապատասխան ինտերվալներում։ Z արժեքների համար Kr-ի համար մի քանի. համեմատաբար կայուն Comm., DOS-ում: Ֆ.-ի հետ։

Հինգերորդ շրջանը (Rb-Xe) կառուցված է չորրորդին նման. այն ունի նաև 10 անցումային կամ d-տարրերի ներդիր (Y-Cd): Ժամանակահատվածում St-in տարրերի փոփոխությունների առանձնահատկությունները. 2) a ենթախմբի բոլոր տարրերը, ներառյալ Xe-ն, ցուցադրում են ամենաբարձր օքսիդացման վիճակները, որոնք հավասար են խմբի թվին. 3) Ես թույլ մետալիկ ունեմ: sv. T. arr., չորրորդ և հինգերորդ ժամանակաշրջանների տարրերի հատկությունները Z-ի աճի հետ ավելի դժվար է փոխվում, քան երկրորդ և երրորդ շրջանի տարրերի հատկությունները, ինչը հիմնականում պայմանավորված է անցումային d-տարրերի առկայությամբ:

Վեցերորդ շրջանը (Cs-Rn) պարունակում է 32 տարր։ Բացի տասը d-տարրերից (La, Hf-Hg), այն ներառում է 14 f-տարրերից բաղկացած ընտանիք (սև խորհրդանիշներ՝ Ce-ից մինչև Lu)-լանթանիդներ։ Նրանք շատ նման են քիմ. Սուրբ դուք (հիմնականում օքսիդացման վիճակում +3) և հետևաբար ոչ մ. բ. տեղադրված տարբեր համակարգային խմբեր: Պարբերական համակարգի կարճ ձևով բոլոր լանտանիդները ներառված են IIIa ենթախմբում (բջիջ La), և դրանց ամբողջականությունը վերծանվում է աղյուսակի տակ։ Այս տեխնիկան զերծ չէ թերություններից, քանի որ 14 տարր կարծես համակարգից դուրս է: Պարբերական համակարգի երկար և սանդուղք ձևերում լանտանիդների առանձնահատկությունն արտացոլվում է նրա կառուցվածքի ընդհանուր ֆոնի վրա։ Դոկտ. ժամանակաշրջանի տարրերի առանձնահատկությունները. 1) Os Ir Pt եռյակում միայն Os-ն է ցուցադրում մաքս. օքսիդացման վիճակ +8; 2) At-ն ավելի ցայտուն է I մետալիկի համեմատ: բնավորություն; 3) Rn մաքս. ռեակտիվ է ազնիվ գազերից, բայց ուժեղ ռադիոակտիվությունը դժվարացնում է նրա քիմ. sv.

Յոթերորդ շրջանը, ինչպես վեցերորդը, պետք է պարունակի 32 տարր, բայց դեռ ավարտված չէ։ Fr և Ra տարրերը համապատասխան. Ia և IIa ենթախմբեր, III6 ենթախմբի տարրերի Ac անալոգը: Ըստ G. Seaborg-ի (1944) ակտինիդային հայեցակարգի, Ac-ին հաջորդում է ակտինիդների 14 f-տարրերի ընտանիքը (Z = 90 103): Պարբերական համակարգի կարճ ձևով վերջիններս մտնում են Ac բջիջի մեջ և, ինչպես լանտանիդները, գրվում են առանձին։ աղյուսակի տակ գտնվող տողը: Այս տեխնիկան ենթադրում էր որոշակի քիմ. երկու զ-ընտանիքների տարրերի նմանություններ. Այնուամենայնիվ, ակտինիդների քիմիայի մանրամասն ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ դրանք ցուցադրում են օքսիդացման վիճակների շատ ավելի լայն շրջանակ, ներառյալ +7 (Np, Pu, Am): Բացի այդ, ծանր ակտինիդները բնութագրվում են ավելի ցածր օքսիդացման վիճակների կայունացմամբ (+2 կամ նույնիսկ +1 Md-ի համար):

Գնահատում քիմ. Ku (Z = 104) և Ns (Z = 105) բնույթը, որոնք սինթեզվել են միայնակ շատ կարճատև ատոմների քանակով, հանգեցրել է այն եզրակացության, որ այդ տարրերը համապատասխանաբար անալոգներ են: Hf և Ta, այսինքն՝ d-տարրեր և պետք է տեղադրվեն IV6 և V6 ենթախմբերում: Քիմ. Z = 106 109 տարրերի նույնականացում չի իրականացվել, սակայն կարելի է ենթադրել, որ դրանք պատկանում են յոթերորդ շրջանի անցումային տարրերին: Համակարգչային հաշվարկները ցույց են տալիս, որ Z = 113 118 ունեցող տարրերը պատկանում են p-տարրերին (IIIa VIIIa ենթախմբեր):