تم اكتشاف القانون الدوري في 18. اكتشاف القانون الدوري للعناصر الكيميائية بواسطة د.
هنا سيجد القارئ معلومات حول أحد أهم القوانين التي اكتشفها الإنسان على الإطلاق في المجال العلمي - القانون الدوري لديمتري إيفانوفيتش مندليف. سوف تتعرف على أهميته وتأثيره على الكيمياء، وسيتم النظر في الأحكام العامة وخصائص وتفاصيل القانون الدوري وتاريخ اكتشافه والأحكام الرئيسية.
ما هو القانون الدوري
القانون الدوري هو قانون طبيعي ذو طبيعة أساسية، تم اكتشافه لأول مرة من قبل D. I. Mendeleev في عام 1869، وقد حدث الاكتشاف نفسه من خلال مقارنة خصائص بعض العناصر الكيميائية وقيم الكتلة الذرية المعروفة في ذلك الوقت.
جادل مندليف أنه وفقًا لقانونه، تعتمد الأجسام البسيطة والمعقدة والمركبات المختلفة للعناصر على اعتمادها الدوري على النوع وعلى وزن ذراتها.
القانون الدوري فريد من نوعه، ويرجع ذلك إلى أنه لا يتم التعبير عنه بالمعادلات الرياضية، على عكس القوانين الأساسية الأخرى في الطبيعة والكون. بيانيا، فإنه يجد تعبيره في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية.
تاريخ الاكتشاف
تم اكتشاف القانون الدوري في عام 1869، ولكن محاولات تنظيم جميع العناصر المعروفة x-th بدأت قبل ذلك بوقت طويل.
تمت المحاولة الأولى لإنشاء مثل هذا النظام من قبل I. V. Debereiner في عام 1829. وقام بتصنيف جميع العناصر الكيميائية المعروفة له إلى ثلاثيات، مرتبطة ببعضها البعض بقرب نصف مجموع الكتل الذرية المدرجة في هذه المجموعة المكونة من ثلاثة مكونات . بعد ديبرينير، جرت محاولة لإنشاء جدول فريد لتصنيف العناصر من قبل أ.دي شانكورتوا، الذي أطلق على نظامه اسم "الدوامة الأرضية"، ومن بعده قام جون نيولاندز بتجميع أوكتاف نيولاندز. في عام 1864، في وقت واحد تقريبًا، نشر ويليام أولدنج ولوثار ماير جداول تم إنشاؤها بشكل مستقل عن بعضها البعض.
تم تقديم القانون الدوري إلى المجتمع العلمي للمراجعة في 8 مارس 1869، وقد حدث ذلك خلال اجتماع للجمعية الروسية. وأعلن ديمتري إيفانوفيتش مندليف اكتشافه أمام الجميع، وفي نفس العام تم نشر كتاب مندليف المدرسي "أساسيات الكيمياء"، حيث تم عرض الجدول الدوري الذي أنشأه لأول مرة. وبعد مرور عام، في عام 1870، كتب مقالًا وقدمه إلى الجمعية الكيميائية الروسية، حيث تم استخدام مفهوم القانون الدوري لأول مرة. في عام 1871، قدم مندليف وصفًا شاملاً لمفهومه في مقالته الشهيرة عن القانون الدوري للعناصر الكيميائية.
مساهمة لا تقدر بثمن في تطوير الكيمياء
إن أهمية القانون الدوري كبيرة بشكل لا يصدق بالنسبة للمجتمع العلمي في جميع أنحاء العالم. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن اكتشافه أعطى دفعة قوية لتطوير كل من الكيمياء والعلوم الطبيعية الأخرى، على سبيل المثال، الفيزياء والبيولوجيا. وكانت العلاقة بين العناصر وخصائصها الكيميائية والفيزيائية النوعية مفتوحة، مما أتاح أيضًا فهم جوهر بناء جميع العناصر وفقًا لمبدأ واحد، وأدى إلى صياغة حديثة للمفاهيم حول العناصر الكيميائية، لتجسيد المعرفة من المواد ذات البنية المعقدة والبسيطة.
إن استخدام القانون الدوري جعل من الممكن حل مشكلة التنبؤ الكيميائي وتحديد سبب سلوك العناصر الكيميائية المعروفة. أصبحت الفيزياء الذرية، بما في ذلك الطاقة النووية، ممكنة نتيجة لهذا القانون نفسه. وبدورها مكنت هذه العلوم من توسيع آفاق جوهر هذا القانون وتعميق فهمه.
الخواص الكيميائية لعناصر الجدول الدوري
في جوهرها، ترتبط العناصر الكيميائية بالخصائص المتأصلة فيها في حالة ذرة أو أيون حر، مذاب أو مائي، في مادة بسيطة والشكل الذي يمكن أن تتشكل فيه مركباتها العديدة. ومع ذلك، فإن هذه الخصائص تتكون عادة من ظاهرتين: الخصائص المميزة للذرة في الحالة الحرة وخصائص المادة البسيطة. هناك أنواع عديدة من الخصائص من هذا النوع، ولكن أهمها:
- التأين الذري وطاقته يعتمد على موضع العنصر في الجدول ورقمه الترتيبي.
- تقارب الطاقة بين الذرة والإلكترون، والذي، مثل التأين الذري، يعتمد على موقع العنصر في الجدول الدوري.
- السالبية الكهربية للذرة، والتي ليس لها قيمة ثابتة، ولكنها يمكن أن تتغير تبعا لعوامل مختلفة.
- أنصاف أقطار الذرات والأيونات - هنا، كقاعدة عامة، يتم استخدام البيانات التجريبية المرتبطة بالطبيعة الموجية للإلكترونات في حالة الحركة.
- ذرات المواد البسيطة - وصف لقدرات التفاعل لعنصر ما.
- حالات الأكسدة هي خاصية شكلية، لكنها تظهر كواحدة من أهم خصائص العنصر.
- إمكانات الأكسدة للمواد البسيطة هي قياس وإشارة إلى قدرة المادة على العمل في المحاليل المائية، وكذلك مستوى ظهور خصائص الأكسدة والاختزال.
دورية عناصر النوع الداخلي والثانوي
يعطي القانون الدوري فهمًا لعنصر مهم آخر في الطبيعة - الدورية الداخلية والثانوية. إن المجالات المذكورة أعلاه لدراسة الخصائص الذرية هي في الواقع أكثر تعقيدًا مما قد يعتقده المرء. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن العناصر s، p، d في الجدول تغير خصائصها النوعية اعتمادًا على موقعها في الفترة (الدورة الداخلية) والمجموعة (الدورة الثانوية). على سبيل المثال، تكون العملية الداخلية لانتقال العنصر s من المجموعة الأولى إلى العنصر الثامن إلى العنصر p مصحوبة بنقاط الحد الأدنى والحد الأقصى على منحنى خط الطاقة للذرة المتأينة. توضح هذه الظاهرة عدم الاستقرار الداخلي لدورية التغيرات في خصائص الذرة حسب موقعها في الفترة.
نتائج
والآن أصبح لدى القارئ فهم وتعريف واضحين لماهية قانون مندليف الدوري، ويدرك أهميته بالنسبة للإنسان وتطور العلوم المختلفة، وتكون لديه فكرة عن أحكامه الحديثة وتاريخ اكتشافه.
الدرس الخامس الصف العاشر(السنة الأولى من الدراسة)
القانون الدوري ونظام العناصر الكيميائية من خلال خطة D.I.Mendeleev
1. تاريخ اكتشاف القانون الدوري ونظام العناصر الكيميائية بواسطة D. I. Mendeleev.
2. القانون الدوري كما صاغه D.I. Mendeleev.
3. الصياغة الحديثة للقانون الدوري.
4. أهمية القانون الدوري ونظام العناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev.
5. الجدول الدوري للعناصر الكيميائية هو انعكاس بياني للقانون الدوري. هيكل النظام الدوري: الفترات، المجموعات، المجموعات الفرعية.
6. اعتماد خصائص العناصر الكيميائية على بنية ذراتها.
يعتبر الأول من مارس (النمط الجديد) عام 1869 تاريخ اكتشاف أحد أهم قوانين الكيمياء - القانون الدوري. في منتصف القرن التاسع عشر. تم التعرف على 63 عنصرًا كيميائيًا، وكانت هناك حاجة لتصنيفها. بذل العديد من العلماء محاولات لمثل هذا التصنيف (W. Odling وJ. A. R. Newlands، وJ. B. A. Dumas وA. E. Chancourtois، وI. V. Debereiner وL. Y. Meyer)، لكن D. I. Mendeleev فقط هو الذي تمكن من رؤية نمط معين من خلال ترتيب العناصر بشكل متزايد. ترتيب كتلتها الذرية . وهذا النمط دوري، لذا صاغ مندليف القانون الذي اكتشفه على النحو التالي: تعتمد خصائص العناصر، وكذلك أشكال وخصائص مركباتها، بشكل دوري على الكتلة الذرية للعنصر.
في نظام العناصر الكيميائية الذي اقترحه مندليف، كان هناك عدد من التناقضات التي لم يتمكن مؤلف القانون الدوري نفسه من القضاء عليها (الأرجون والبوتاسيوم والتيلوريوم واليود والكوبالت والنيكل). فقط في بداية القرن العشرين، بعد اكتشاف بنية الذرة، تم شرح المعنى الفيزيائي للقانون الدوري وظهرت صياغته الحديثة: تعتمد خصائص العناصر، وكذلك أشكال وخصائص مركباتها، بشكل دوري على حجم شحنة نوى ذراتها.يتم تأكيد هذه الصيغة من خلال وجود النظائر التي تكون خواصها الكيميائية واحدة، على الرغم من اختلاف كتلها الذرية.
القانون الدوري هو أحد القوانين الأساسية للطبيعة وأهم قانون في الكيمياء. وباكتشاف هذا القانون تبدأ المرحلة الحديثة من تطور علم الكيمياء. وعلى الرغم من أن المعنى الفيزيائي للقانون الدوري لم يتضح إلا بعد ظهور نظرية التركيب الذري، إلا أن هذه النظرية نفسها تطورت على أساس القانون الدوري ونظام العناصر الكيميائية. ويساعد القانون العلماء على تكوين عناصر كيميائية جديدة ومركبات جديدة من العناصر، والحصول على مواد ذات خصائص مرغوبة. وتنبأ مندليف نفسه بوجود 12 عنصرًا لم تكن مكتشفة بعد في ذلك الوقت، وحدد موقعها في الجدول الدوري. ووصف خصائص ثلاثة من هذه العناصر بالتفصيل، وخلال حياة العالم تم اكتشاف هذه العناصر ("إكابور" - الغاليوم، "إيكالومنيوم" - سكانديوم، "إيكاسيليكون" - الجرمانيوم). بالإضافة إلى ذلك، فإن القانون الدوري له أهمية فلسفية كبيرة، مما يؤكد القوانين الأكثر عمومية لتطوير الطبيعة.
إن الانعكاس الرسومي للقانون الدوري هو نظام مندليف الدوري للعناصر الكيميائية. هناك عدة أشكال للنظام الدوري (قصير، طويل، سلمي (اقترحه ن. بور)، حلزوني). في روسيا، الشكل القصير هو الأكثر انتشارا. يحتوي النظام الدوري الحديث على 110 عنصر كيميائي تم اكتشافها حتى الآن، كل عنصر منها يحتل مكانًا محددًا وله رقم واسم تسلسلي خاص به. يحدد الجدول الصفوف الأفقية – الفترات (1-3 – صغيرة، تتكون من صف واحد؛ 4-6 – كبيرة، تتكون من صفين، الفترة السابعة – غير مكتملة). بالإضافة إلى الفترات، هناك صفوف عمودية - مجموعات، كل منها مقسمة إلى مجموعتين فرعيتين (الرئيسية - أ والثانوية - ب). تحتوي المجموعات الفرعية الجانبية على عناصر ذات فترات زمنية كبيرة فقط، وجميعها تظهر خصائص معدنية. عناصر نفس المجموعة الفرعية لها نفس هيكل الأغلفة الإلكترونية الخارجية، مما يحدد خواصها الكيميائية المتشابهة.
فترةهي سلسلة من العناصر (من فلز قلوي إلى غاز خامل)، تحتوي ذراتها على نفس عدد مستويات الطاقة المساوية لرقم الفترة.
المجموعة الفرعية الرئيسيةهو صف عمودي من العناصر التي تحتوي ذراتها على نفس عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجي. وهذا الرقم يساوي رقم المجموعة (ما عدا الهيدروجين والهيليوم).
تنقسم جميع العناصر الموجودة في الجدول الدوري إلى 4 عائلات إلكترونية ( س-, ص-, د-,F-elements) اعتمادًا على المستوى الفرعي في ذرة العنصر الذي تم ملؤه أخيرًا.
مجموعة فرعية جانبية- هذا صف عمودي د- العناصر التي لها نفس العدد الكلي من الإلكترونات د-المستوى الفرعي للطبقة ما قبل الخارجية و س-المستوى الفرعي للطبقة الخارجية. هذا الرقم عادة ما يكون مساوياً لرقم المجموعة.
أهم خصائص العناصر الكيميائية هي المعدنية وغير المعدنية.
المعدنيةهي قدرة ذرات العنصر الكيميائي على التخلي عن الإلكترونات. السمة الكمية للمعدنية هي طاقة التأين.
طاقة التأين الذريةهي كمية الطاقة اللازمة لإزالة إلكترون من ذرة عنصر ما، أي لتحويل الذرة إلى كاتيون. كلما انخفضت طاقة التأين، كلما كان من الأسهل أن تتخلى الذرة عن إلكترون، وكانت الخواص المعدنية للعنصر أقوى.
غير المعدنيةهي قدرة ذرات العنصر الكيميائي على اكتساب الإلكترونات. السمة الكمية لعدم المعادن هي تقارب الإلكترون.
الإلكترون تقاربهي الطاقة التي تنطلق عندما يرتبط الإلكترون بذرة متعادلة، أي عندما تتحول الذرة إلى أنيون. كلما زاد الألفة الإلكترونية، كلما زادت سهولة ربط الذرة بالإلكترون، وأصبحت الخصائص غير المعدنية للعنصر أقوى.
السمة العالمية للمعدنية وغير المعدنية هي السالبية الكهربية (EO) للعنصر.
يميز EO لعنصر ما قدرة ذراته على جذب الإلكترونات، التي تشارك في تكوين روابط كيميائية مع الذرات الأخرى في الجزيء.
كلما ارتفعت المعدنية، انخفض EO.
كلما زادت اللامعدنية، كلما زاد EO.
عند تحديد قيم EO النسبية على مقياس بولينج، يتم أخذ EO لذرة الليثيوم كواحد (EO(Li) = 1)؛ العنصر الأكثر سالبية هو الفلور (EO(F) = 4).
في فترات قصيرة من الفلز القلوي إلى الغاز الخامل:
تزداد شحنة النوى الذرية.
عدد مستويات الطاقة لا يتغير؛
يزداد عدد الإلكترونات في المستوى الخارجي من 1 إلى 8؛
يتناقص نصف قطر الذرات.
تزداد قوة الرابطة بين إلكترونات الطبقة الخارجية والنواة؛
تزداد طاقة التأين.
يزداد تقارب الإلكترون.
يزيد منظمة أصحاب العمل؛
تقل معادن العناصر.
تزداد عدم المعادن في العناصر.
الجميع د- عناصر فترة معينة متشابهة في خصائصها - فهي جميعها معادن، ولها نصف قطر ذري وقيم EO مختلفة قليلاً، لأنها تحتوي على نفس عدد الإلكترونات على المستوى الخارجي (على سبيل المثال، في الفترة الرابعة - باستثناء الكروم) والنحاس).
في المجموعات الفرعية الرئيسية من الأعلى إلى الأسفل:
يزداد عدد مستويات الطاقة في الذرة؛
عدد الإلكترونات في المستوى الخارجي هو نفسه؛
يزداد نصف قطر الذرات.
تقل قوة الرابطة بين إلكترونات المستوى الخارجي والنواة؛
تنخفض طاقة التأين.
يتناقص تقارب الإلكترون.
يتناقص EO؛
تزداد معدنية العناصر.
تتناقص عدم المعادن في العناصر.
دوريةالقانون د. مندليف:خواص الأجسام البسيطة، وكذلك أشكال المركبات وخواصهاالاختلافات في العناصر تعتمد بشكل دوري علىقيم الأوزان الذرية للعناصر (تعتمد خصائص العناصر بشكل دوري على شحنة ذرات نواتها).
الجدول الدوري للعناصر. سلسلة من العناصر تتغير خصائصها بالتتابع، مثل سلسلة العناصر الثمانية من الليثيوم إلى النيون أو من الصوديوم إلى الأرجون، أطلق عليها مندليف اسم الدورات. فإذا كتبنا هاتين الفترتين إحداهما تحت الأخرى بحيث يكون الصوديوم تحت الليثيوم والأرجون تحت النيون نحصل على ترتيب العناصر التالي:
وبهذا الترتيب تحتوي الأعمدة الرأسية على عناصر متشابهة في خصائصها ولها نفس التكافؤ، على سبيل المثال الليثيوم والصوديوم والبريليوم والمغنيسيوم وغيرها.
بعد أن قسم جميع العناصر إلى فترات ووضع فترة تحت أخرى بحيث تقع العناصر المتشابهة في الخصائص ونوع المركبات المتكونة تحت بعضها البعض، قام مندليف بتجميع جدول أطلق عليه اسم النظام الدوري للعناصر حسب المجموعات والسلاسل.
معنى النظام الدورينحن.كان للجدول الدوري للعناصر تأثير كبير على التطور اللاحق للكيمياء. لم يكن هذا أول تصنيف طبيعي للعناصر الكيميائية فحسب، حيث أظهر أنها تشكل نظامًا متناغمًا وترتبط ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض، ولكنه كان أيضًا أداة قوية لمزيد من البحث.
7. التغيرات الدورية في خواص العناصر الكيميائية. نصف القطر الذري والأيوني. طاقة التأين. الإلكترون تقارب. كهرسلبية.
إن اعتماد نصف القطر الذري على شحنة نواة الذرة Z هو أمر دوري. خلال فترة واحدة، مع زيادة Z، هناك ميل لحجم الذرة للتناقص، وهو ما يتم ملاحظته بوضوح بشكل خاص في الفترات القصيرة
مع بداية بناء طبقة إلكترونية جديدة، أكثر بعدًا عن النواة، أي أثناء الانتقال إلى الفترة التالية، يزداد نصف القطر الذري (قارن، على سبيل المثال، نصف قطر ذرات الفلور والصوديوم). ونتيجة لذلك، داخل مجموعة فرعية، مع زيادة الشحنة النووية، تزداد أحجام الذرات.
ففقدان ذرات الإلكترون يؤدي إلى نقص الحجم الفعال لها، كما أن إضافة الإلكترونات الزائدة يؤدي إلى زيادتها. ولذلك، فإن نصف قطر الأيون الموجب الشحنة (الكاتيون) يكون دائمًا أصغر، ونصف قطر الأيون غير (الأنيون) المشحون سالبًا يكون دائمًا أكبر من نصف قطر الذرة المحايدة كهربائيًا المقابلة.
وفي إحدى المجموعات الفرعية، تزداد أنصاف أقطار الأيونات ذات الشحنة نفسها مع زيادة الشحنة النووية، ويُفسَّر هذا النمط بزيادة عدد الطبقات الإلكترونية وتزايد المسافة بين الإلكترونات الخارجية والنواة.
إن أكثر الخصائص الكيميائية المميزة للمعادن هي قدرة ذراتها على التخلي بسهولة عن الإلكترونات الخارجية والتحول إلى أيونات موجبة الشحنة، بينما تتميز غير المعادن، على العكس من ذلك، بالقدرة على إضافة الإلكترونات لتكوين أيونات سالبة. لإزالة إلكترون من الذرة وتحويل الأخير إلى أيون موجب، من الضروري استهلاك بعض الطاقة، تسمى طاقة التأين.
يمكن تحديد طاقة التأين عن طريق قذف الذرات بإلكترونات متسارعة في مجال كهربائي. يُطلق على أدنى جهد للمجال الذي تصبح عنده سرعة الإلكترون كافية لتأين الذرات اسم جهد التأين لذرات عنصر معين ويتم التعبير عنه بالفولت. ومع إنفاق طاقة كافية، يمكن إزالة إلكترونين أو ثلاثة أو أكثر من الذرة. ولذلك يتحدثون عن جهد التأين الأول (طاقة إزالة الإلكترون الأول من الذرة) وجهد التأين الثاني (طاقة إزالة الإلكترون الثاني)
كما ذكرنا سابقًا، لا تستطيع الذرات التبرع فحسب، بل يمكنها أيضًا اكتساب الإلكترونات. تسمى الطاقة المنطلقة عند إضافة إلكترون إلى ذرة حرة بالألفة الإلكترونية للذرة. عادة ما يتم التعبير عن الألفة الإلكترونية، مثل طاقة التأين، بوحدة الإلكترون فولت. وبالتالي، فإن تقارب الإلكترون لذرة الهيدروجين هو 0.75 فولت، والأكسجين - 1.47 فولت، والفلور - 3.52 فولت.
عادة ما تكون الارتباطات الإلكترونية لذرات المعدن قريبة من الصفر أو سلبية؛ ويترتب على ذلك أنه بالنسبة لذرات معظم المعادن فإن إضافة الإلكترونات تكون غير مواتية من الناحية الطاقة. تكون الألفة الإلكترونية للذرات اللافلزية دائمًا موجبة، وكلما كانت اللافلزات أكبر، كلما اقتربت من الغاز النبيل في الجدول الدوري؛ وهذا يدل على زيادة الخواص غير المعدنية مع اقتراب نهاية الفترة.
| " |
ماخوف ب.ف.
فيما يتعلق بتطوير مؤلف "النموذج الاهتزازي للذرة المحايدة" مع إدراج "الأثير العالمي"، والذي أصبح فيه مفهوما "الشحنة الموجبة الدائمة للنواة الذرية" و"مجال كولوم" زائدين عن الحاجة، السؤال الذي يطرح نفسه هو صياغة جديدة للقانون الدوري. تم اقتراح هذه الصيغة في هذه المقالة، والتي تتناول أيضًا مشكلة التعبير الرياضي للقانون الدوري. في المقال، يستخدم المؤلف نسخته الخاصة من "النظام الدوري الكمي المتماثل للذرات المحايدة (SQ-PSA)"، والذي يتناسب مع النموذج الاهتزازي.
المزيد والمزيد من الابتعاد عنا 1869 - وقت الصياغة الأولى للقانون الدوري بواسطة د. مندليف (PZM) وتطويره للجدول الدوري للعناصر (PSE-M)، حيث تم اعتبار الوزن الذري لعنصر ما، وهو خاصية يمكن الوصول إليها ومفهومة إلى حد ما، كمعيار الترتيب الرئيسي. لكن حتى ديمتري إيفانوفيتش نفسه قال "إننا لا نعرف أسباب الدورية". في ذلك الوقت، لم يكن معروفًا سوى 63 عنصرًا، ولم يكن يُعرف سوى القليل عن خواصها (معظمها كيميائية) ولم يكن دائمًا دقيقًا.
ومع ذلك، فإن مشكلة تنظيم العناصر قد أعلنت نفسها بالفعل وتتطلب حلا. سمح له حدس مندليف الرائع بالتعامل بنجاح (على مستوى المعرفة آنذاك) مع المهمة. صياغته لـ PZM (أكتوبر 1971): "...إن خصائص العناصر، وبالتالي خصائص الأجسام البسيطة والمعقدة التي تشكلها، تعتمد بشكل دوري على وزنها الذري."
قام ديمتري إيفانوفيتش بترتيب جميع العناصر في سلسلة (سلسلة مندليف) في زيادة الوزن الذري، ومع ذلك، سمح أيضًا بالانحرافات لأزواج العناصر المعروفة (استنادًا إلى الخواص الكيميائية)، أي. في الواقع، هناك اعتماد ليس فقط على الوزن الذري.
أصبح من الواضح للعلماء أنه عند الانتقال من عنصر واحد في PSE-M إلى العنصر التالي، فإن بعض خصائص العنصر تزداد تدريجيًا بنفس المقدار. هذه القيمة زحصل على اسم الرقم التسلسلي (بشكل رئيسي بين الكيميائيين) أو العدد الذري (بين الفيزيائيين). اتضح أن الوزن الذري نفسه يعتمد عليه بطريقة معينة ز. لذلك، تم اعتماد الرقم التسلسلي Z كمعيار الطلب الرئيسي، والذي تم تضمينه وفقًا لذلك في الصيغة الثانية لـ PZM بدلاً من الوزن الذري.
مر الوقت، وظهرت إمكانيات جديدة للتنظيم. هذه، أولاً وقبل كل شيء، تقدم في دراسة الأطياف البصرية الخطية (LOS) للذرات المحايدة وإشعاع الأشعة السينية المميز (CHR). وتبين أن كل عنصر له طيف فريد وتم اكتشاف عدد من العناصر الجديدة بناءً عليه. لوصف الأطياف، تم اقتراح الأعداد الكمومية، والمصطلحات الطيفية، ومبدأ الاستبعاد لـ دبليو باولي، وقانون موسلي، وما إلى ذلك، وبلغت دراسة الذرات ذروتها في إنشاء النماذج الأولى للذرة (MOA)، بعد وفاة دي آي مندليف.
قانون موسلي، الذي ربط تردد الأشعة السينية المميزة بالرقم التسلسلي ز، قدم مساهمات كبيرة بشكل خاص في العلوم. وأكد صحة سلسلة مندليف وسمح لنا بتحديد أعداد العناصر المتبقية غير المكتشفة. ولكن بعد ذلك، مسترشدين بالنوايا الحسنة، قم بإعطاء رقم تسلسلي زبالمعنى الفيزيائي، توصل الفيزيائيون على مستوى المعرفة في بداية القرن التاسع عشر (النماذج الأولى للذرة) إلى نتيجة متسرعة مفادها أنها لا يمكن أن تكون سوى شحنة كهربائية موجبة ثابتة للنواة الذرية (عدد العناصر الأولية الشحنات الكهربائية - eZ).
ونتيجة لذلك، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن هناك حاجة إلى صياغة ثانية منقحة لـ PZM، حيث تم اعتماد الشحنة الكهربائية الإيجابية الثابتة لنواة ذرة العنصر كمعيار رئيسي للتنظيم.
لكن لسوء الحظ، في بداية القرن العشرين، تم تقديم النماذج الأولى للذرة بشكل ميكانيكي للغاية (النماذج النووية الكوكبية)، وتم تمثيل الحياد الكهربائي للذرة ككل بالشحنة الموجبة للنواة والشحنة المقابلة لها. عدد الجسيمات الأولية السالبة - الإلكترونات، أي. أيضًا على مستوى المعرفة البدائية في ذلك الوقت بالكهرباء. ونتيجة لذلك، تم استخدام مفهوم المجال الكهربائي الكولومي الثابت، الذي يجذب الإلكترونات التي تدور حول النواة، وما إلى ذلك. وحاشا لله أن يسقط الإلكترون على النواة!
اكتشاف الطبيعة الموجية للإلكترون و العديد من المشاكلمع النموذج المقبول للذرة أدى إلى الانتقال إلى “النموذج الميكانيكي الكمي للذرة”. تم الترحيب بميكانيكا الكم (QME) باعتبارها أعظم إنجاز في القرن العشرين. ولكن مع مرور الوقت، خفت الحماس. والسبب هو الأساس الهش الذي بني عليه التعليم الطبي المستمر، استنادا إلى معادلة شرودنغر، والتي " يصفحركة الإلكترون." أولًا، النهج نفسه غير صحيح - فبدلاً من النظر في حالة التوازن الكمي للذرة المحايدة ككل (على المستوى الكلي، بلغة التآزر)، يأخذ CME في الاعتبار حركة الإلكترون (أي أنه يعمل على مستوى جزئي مفصل بشكل مفرط). تخيل أنه بالنسبة لحالة الغاز المثالي، فبدلاً من النظر إليه على المستوى الكلي مع معلمات حالة الغاز الثابتة زمنيًا (الضغط ودرجة الحرارة والحجم)، بدأوا فجأة في كتابة معادلات الحركة لكل مليار من المليارات من ذرات وجزيئات الغاز، يئن بصوت عال وفي الوقت نفسه عن صعوبة المهمة وعدم كفاية قوة أجهزة الكمبيوتر الحديثة. بينما على المستوى الكلي، يتم وصف الصورة بأكملها بسهولة وأناقة باستخدام معادلة ربط معلمات حالة الغاز - معادلة كلابيرون-منديليف. [فيس، م، SE، 1984، ص.288]
شيء مماثلومن حيث التعقيد، فإن CME يقدم لنا في شخص آبائه المؤسسين، خاصة في حالة الذرات ذات الأعداد الذرية الكبيرة. ومع ذلك، كتب الأكاديمي ليف لانداو (1908-1968)، وهو أحد أعمدة التعليم الطبي المستمر، بالفعل: "الذرة التي تحتوي على أكثر من إلكترون واحد هي نظام معقد من الإلكترونات المتفاعلة مع بعضها البعض. بالنسبة لمثل هذا النظام، يمكن للمرء، بالمعنى الدقيق للكلمة، النظر فقط في حالات النظام ككل. تم العثور على نفس الفكرة في أعمال الفيزيائي الطيفي أكاد. أكاديمية العلوم في BSSR إلياشيفيتش M.A. (1908-95).
ومع ذلك، دعونا نعود إلى النظر في صيغ القانون الدوري. تبدو الصيغة الحديثة (المكررة الثانية) لـ PZM كما يلي:
"تعتمد خصائص العناصر بشكل دوري على شحنة نواتها الذرية." الشحنة النووية eZ = العدد الذري (الترتيبي) للعنصر في النظام مضروبًا في الشحنة الكهربائية الأولية (أي Z يساوي عدديًا عدد الشحنات الكهربائية الأولية).
لماذا هناك حاجة إلى صياغة ثالثة جديدة لـ PZM؟
1) من الصيغة الثانية، ليس من الواضح ما هي الخصائص التي نتحدث عنها - إذا كانت كيميائية، فهي لا ترتبط مباشرة بالعناصر (الذرات المحايدة). عندما تتفاعل الذرات المحايدة، تتداخل متغيرات المجالات الكهرومغناطيسية الخاصة بها، ونتيجة لذلك، فإنها تمارس درجة معينة من الإثارة على بعضها البعض. لوصف الرابطة الكيميائية، تحتاج أيضًا إلى معرفة ما يتم دمجه مع ماذا (تكوين المادة وبنيتها) وتحت أي ظروف فيزيائية محددة (CFU)، وما إلى ذلك.
2) وفقًا لـ "النموذج التذبذبي" الذي طوره المؤلف، فإن نواة الذرة المحايدة لا تحتوي على شحنة كهربائية ثابتة ولا مجال كولوم ثابت تم إنشاؤه بواسطتها (بدلاً من ذلك - قلب نابض، مجال كهرومغناطيسي متناوب - EMF، EMF ثابت ، الرنين البارامترى، عامل الجودة العالية للذبذبات، متانة الذرة). انظر FI, 2008, No. 3, p.25
3) أي أنه لا يوجد تعريف واضح لأي من الوسيطة أو الوظيفة. كما لا يوجد يقين بشأن طبيعة الاعتماد الدوري. PZM عديمة الفائدة دون النظر في نفس الوقت إلى جدول الجدول الدوري نفسه، لذلك غالبًا لا يتم ذكره على الإطلاق في الكتب المدرسية بصيغته الحالية ("الحلقة المفرغة"). ليس من قبيل المصادفة أننا لا نزال لا نملك نظرية كاملة للجدول الدوري والتعبير الأكثر رياضية عن PZM.
4) من الممكن الآن استخدام فرص جديدة بشكل أساسي لصياغة أكثر صحة للقانون الدوري واشتقاق تعبيره الرياضي، والذي يعطي"النموذج الاهتزازي للذرة المحايدة" (الاهتزازات المقترنة للنواة والبيئة المحيطة بها) و"النظام الدوري الكمي المتماثل للذرات المحايدة (SQ-PSA)"، تم تطويره ونشره من قبل المؤلف.
5) وفقا للنهج التآزري، يمكن وصف الحالة الكمومية المتوازنة للذرة ككل "(النهج العياني) من خلال عدة معلمات مستقلة عن الزمن. يوضح المؤلف أنها مجموعة فردية تمامًا من 4 أرقام كمومية متأصلة في كل ذرة (مبدأ استبعاد دبليو باولي)، محددة من المركبات العضوية المتطايرة (وليس من معادلات CME).
هذهتحدد مجموعة من الأرقام الكمومية بشكل فريد موقع العنصر (إحداثياته) في SK-PSA الذي طوره المؤلف.
6) يجب أن تستوفي هذه المعلمات عددًا من المتطلبات:
تتوافق مع الطبيعة الفيزيائية للذرة المحايدة (حسب "نموذج الاهتزاز")
كن واضحا
كن عددًا صحيحًا (الذي ينبع من جوهر الإشعاع النووي)
سهل القياس (من أطياف الذرة المحايدة).
ومن ثم لا بد من توضيح معنى الأعداد الكمومية المعروفة لكل ذرة بحسب طبيعتها الفيزيائية.
7) بدلاً من معادلة E. Schrödinger's KME، يقترح المؤلف استخدام معادلات اتصال الأعداد الكمومية (معادلات ماخ). (وجد المؤلف معادلتين من هذا القبيل)، وهي التعبير الرياضي لـ PZM، الملائم للصيغة الجديدة. المزيد عن هذا في الكتاب قيد الإعداد للنشر.
8) في ضوء "النموذج الاهتزازي للذرة المحايدة" والمفهوم الجديد للمجال الكهرومغناطيسي المتغير للنواة، لصياغة جديدة للقانون الدوري، بدلا من الشحنة الكهربائية الأولية، هناك حاجة إلى كمية فيزيائية أخرى، معا مع الرقم التسلسلي Z، الذي يميز قوة التفاعل الكهرومغناطيسي (يتغير تدريجيًا مع زيادة Z) ويتم تحديده بشكل فريد من طيف الذرات المحايدة. وهناك مثل هذه القيمة - هذا هو ثابت البنية الدقيقة (α) [FES-763]، والذي يستخدم عادةً عند البحث عن "الحد الأعلى للجدول الدوري".
صياغة جديدة من PZM يبدو مثل هذا:
"تعتمد خصائص الذرات المحايدة بشكل دوري على حجم التوتر (αZ) المجال الكهرومغناطيسي المتناوب (EMF) الناتج عن قلوبها. توصل المؤلف إلى هذه الصياغة الموجزة في 22 تشرين الثاني (نوفمبر) 2006، بعد عدد من الصياغة "المطولة".
ويبين أنه بدلا من حجم الشحنة الكهربائية ( eZ) ، والتي تتضمن شحنة كهربائية أولية، يتم استخدام قيمة الجهد ( αZ)، الذي يتضمن α - ثابت البنية الدقيقة، والذي "يعتبر في الديناميكا الكهربائية الكمومية معلمة طبيعية تميز "قوة" التفاعل الكهرومغناطيسي" [FES، ص. 763].
لقد تحدثنا بالفعل عن خصائص الذرات المحايدة (الأعداد الكمومية، وطبيعتها الفيزيائية، وما إلى ذلك)، لكننا لا نزال بحاجة إلى شرح القليل عن طبيعة الاعتماد الدوري. توجد بالفعل متطلبات مسبقة لاشتقاق معادلات لربط الأعداد الكمومية - وهذه هي (ن+ ل)- قواعد الأكاديمي V.M. كليتشكوفسكي (1900-72) و (ن- ل)- حكم دكن، البروفيسور. د.ن. Trifonov، والتي استخدمها المؤلف لبناء SK-PSA. مع الأخذ في الاعتبار انتشار المجالات الكهرومغناطيسية المتغيرة والمجالات الكهرومغناطيسية الدائمة (إلى عمق محدد لكل ذرة)، يمكننا القول أن مجموع هذه الأعداد الكمومية يمثل الطاقة الإجمالية للمجالات الكهرومغناطيسية الدائمة، والفرق هو عمق التغيير في معلمة التذبذب. أي أن هناك بالفعل حزمًا من الأرقام الكمومية الممثلة في SK-PSA (ن+ ل)- الفترة (جميعها مقترنة وتشكل ثنائيات)، و (ن- ل)- مجموعات من الذرات المتتالية - صفوف أفقية من SC-PSA (ما يصل إلى 4 لكل فترة خلال Z ≥ 120)، تمثل تسلسلات F-, د-, ص-, س- عناصر. وهذا يعني أنه عند مستوى طاقة كمي واحد يمكن أن يكون هناك عدة حالات كمومية. مزيد من الأخذ في الاعتبار ميزات الموجة الكهرومغناطيسية المزدوجة الدائمة يجعل من الممكن استخلاص معادلات لتوصيل الأعداد الكمومية (معادلات ماشوف).
مثال: الطاقة الكلية للموجة الكهرومغناطيسية الدائمة E ن + ل = ه ن + إي ل = مقدار ثابت, حيث E ن و إي ل - متوسط قيم طاقة المكونات الكهربائية والمغناطيسية لأجزائه.
لتوضيح المعنى الفيزيائي للأعداد الكمومية، سنستخدم صيغة طاقة الباعث الكمي (بشكل عام) E = Eo (2k + 1)، وبالتالي → = 2k
على وجه التحديد، لE لدينا ن + ل= ه س (2 + 1) → = ن + ل , أي مجموع الأعداد الكمومية (ن+ ل) - هذه هي نسبة زيادة الطاقة الإجمالية للموجة الكهرومغناطيسية الدائمة إلى قيمتها الأولية، مما يعطي المعنى المادي للقاعدة الأولى المذكورة أعلاه للأكاديمي ف. كليتشكوفسكي.
الموجة الكهرومغناطيسية الدائمة هي مادة حاملة للرنين البارامتري (مع طاقة داخلية ثابتة، يتم نقل الطاقة من الطاقة الكهربائية إلى المغناطيسية والعودة بتردد كبير). وفي هذه الحالة يكون الفرق في متوسط قيم الطاقة للمكونات الكهربائية والمغناطيسية من الطاقة الكلية للموجة الكهرومغناطيسية E ن - ل = ه ن - ه ل - يتم أيضًا قياس حجم تغيير المعلمة.
ه ن - ل= ه س (2 + 1) → = ن - ل , إنه موقف يعطي معنى ماديًا لقاعدة D. N. Trifonov ومن هنا تتضح القاعدة ن - ل ≥ 1, وإلا فلن تكون هناك قوة كهرومغناطيسية ثابتة (لا ينبغي أن تكون هناك موجة متأصلة متنقلة ن = ل, وفقدان الطاقة المرتبطة بها). يمكنك تقديم مفهوم "الحجم النسبي لتغيير المعلمة" : = = λ
كما يتم قياس متوسط قيم مكونات الطاقة الإجمالية للموجة الكهرومغناطيسية الدائمة
ه ن= إيو (2 ن + 1) → = 2ن
ه ل= إيو (2 ل + 1) → = 2ل
ومن هنا الأعداد الكمومية نو ل تكتسب معنى فيزيائيًا جديدًا كأعداد الكم لمكونات الطاقات الكهربائية والمغناطيسية للطاقة الإجمالية للموجة الكهرومغناطيسية الدائمة (بدلاً من "رقم الكم الرئيسي" و"رقم الكم المداري").
يتم التعبير عن التردد العالي والثابت للموجات الكهرومغناطيسية الدائمة من خلال الوظائف الدورية، فيما يتعلق بحالتنا - الدوال المثلثية. ازدواجية الموجات الكهرومغناطيسية الدائمة موجودة في المواصفات البارامترية للوظيفة. يمكن وصف الموجة الكهرومغناطيسية الدائمة كموجة توافقية بالمعادلات الجيبية من النموذج ذ = أ خطيئة (ω ر + φ ),
ثم ن ر = ن كوس α و ل ر = لالخطيئة α (المواصفات البارامترية للقطع الناقص).
هنا نو ل - الأعداد الكمومية (الكميات الصحيحة بلا أبعاد)، مؤشرات السعة القصوى للطاقة النسبية للمكونات الكهربائية والمغناطيسية للموجة الكهرومغناطيسية الدائمة، و ن رو ل ر- القيم الحالية للكميات المتقلبة (مكونات الموجات الكهرومغناطيسية الدائمة) في هذه اللحظة من الزمن، أي. الكميات أيضًا بلا أبعاد.*)
0 ≥ |ن ر| ≤ن 0 ≥ |ل ر | ≥ ل
دعونا نوضح أن هناك اثنين بالضبط التبعيات- جيب التمام والجيوب الأنفية عند واجهة "البيئة الأساسية" في اللحظة الأولى للإشعاع، يكون للأول سعة قصوى - ن ل = ن (وإلا لن يكون هناك إشعاع)، والسعة مختلفة - ل = 0 (أي هناك تحول المرحلة). بعد أن بدأت في الانتشار من النواة، فإن أحد مكونات الموجة الكهرومغناطيسية الدائمة يولد عنصرًا آخر، والعكس صحيح. ويود المؤلف أن يحذر من الاستنتاج المتسرع منذ ذلك الحين ل = 0, فإن المكون المغناطيسي للطاقة الكلية للموجة الكهرومغناطيسية الدائمة هو أيضًا صفر. الأمر ليس كذلك، فقط تذكر صيغة الباعث التوافقي الكمي.
معادلة القطع الناقص + = 1 (في الشكل القانوني المعتاد لربط التذبذبات التوافقية) هي إحدى المعادلات الخاصة بربط الأعداد الكمومية.
يصبح المعنى المادي لمعادلة الاقتران هذه أكثر وضوحًا إذا تم إجراء بعض التحولات. للقيام بذلك، سوف نستخدم تمثيل القطع الناقص كما هيبوتروتشودس.
لحالتنا؛ .
هذه هي معادلة العلاقة العددية الكمومية الأولى (معادلة ماشوف).
أو بشكل واضح تماما 
.
ويمكن ملاحظة أن المعادلة تعكس ثبات الطاقة الإجمالية للموجة الكهرومغناطيسية الدائمة. وهكذا فإن الحزم المذكورة أعلاه من الأعداد الكمومية ( ن + ل) - رقم الفترة في SK-PSA، و ( ن - ل)- يحددلقد وجد تسلسل مواقع الصفوف الأفقية المدرجة في الفترة مكانها في معادلة الاتصال، والمعادلة نفسها تعكس جيدًا بنية SC-PSA.
لقد حصلنا على معادلة اتصال ثانية أخرى للرقمين الكميين المتبقيين (من المجموعة الكاملة وفقًا لمبدأ الاستبعاد لـ W. Pauli) - م ل وآنسة , لكن لا يمكنك أن تقول عنها بكلمات قليلة، وحتى بالمعنى المادي للعدد الكمي "المغزلي" آنسةما زلنا بحاجة إلى معرفة ذلك - انظر حول هذا الأمر.
البداية (الرقم الترتيبي للعنصر الأولي - ز م) لكل M-dyad (أزواج من فترات SK-PSA) يمكن الحصول عليها من التحويل المتطابق لصيغة VM التي أجراها المؤلف. كليتشكوفسكي للرقم ز ل العنصر الذي يظهر العنصر الذي يحتوي على هذه البيانات لأول مرة معنى lmax
ز م = ز ل -1 = = ,
ثم فيlmax = 0; 1; 2; 3; 4... لدينا ز م= 0؛ 4؛ 20؛ 56؛ 120...، أي. هذه هي ما يسمى بأرقام رباعي السطوح، والتي ترتبط بشكل غير مباشر بحد أدنى معين من مستويات الطاقة الكمومية الأولية للثنائي (رباعي السطوح بين جميع الأجسام المكانية لديه الحد الأدنى من مساحة السطح لحجم ثابت).
يعتزم المؤلف تقديم مزيد من التفاصيل حول هذا الموضوع والمعادلتين المذكورتين لربط الأعداد الكمومية في الأعمال المعدة للنشر.
ولا يدعي المؤلف بهذا العمل بطبيعة الحال خلق نظرية كاملة للجدول الدوري للذرات المحايدة وتعبيرها الرياضي، لكنه يعتبره مرحلة ضرورية ومهمة على هذا الطريق، وسيساهم قدر استطاعته في ذلك. مزيد من التقدم.
فهرس:
- كليتشكوفسكي ف. "توزيع الإلكترونات الذرية وقاعدة التعبئة المتتابعة (ن+ ل)- المجموعات"، م.، أتوميزدات، 1968
- كليتشكوفسكي ف. "تطوير بعض المشاكل النظرية للجدول الدوري بواسطة D.I. مندليف" (تقرير في ندوة مؤتمر X مندليف). م.، ناوكا، 1971، ص 54-67.
- تريفونوف د. "بنية وحدود النظام الدوري"، م.، أتوميزدات، 1976، 271 ص.
- Makhov B.F.، كتاب "النظام الدوري الكمي المتماثل للعناصر" (SK-PSE)، موسكو، 1997 - ISBN 5-86700-027-3
- Makhov B.F.، مقال "النظام الدوري الكمي المتماثل للعناصر (ذرات محايدة) - SK-PSA (أو فترة جديدة للنظام الدوري"، في مجلة RAE "الأبحاث الأساسية"، 2007، العدد 9، الصفحات 30-36 - ISSN 1812-7339
- Makhov B.F.، تقرير "مظاهر الاقتران في الجدول الدوري للذرات المحايدة (SC-PSA)"، في وقائع V-International. مؤتمر "علم الثنائية والتماثل والتآزر في العلوم الطبيعية" سبتمبر. 2007، تيومين، جامعة ولاية تيومين للنفط والغاز، قسم "الفيزياء والكيمياء"، الصفحات 59-65 ISBN 978-5-88465-835-4
- Makhov B.F.، مقال "البث العالمي" د. مندليف ومكانته في الجدول الدوري،» في مجلة RAE «الأبحاث الأساسية»، 2008، العدد 3، ص. 25-28
- ماخوف ب.ف.، مقال “الطبيعة الفيزيائية للمعادن في ضوء النموذج الاهتزازي للذرة”، في مجلة RAE “الأبحاث الأساسية”، 2008، العدد 3، ص. 29-37
- لانداو إل دي، ليفشيتس إي إم. "ميكانيكا الكم. النظرية غير النسبية"، م.: ناوكا، 1974 (الطبعة الثالثة). ص 293. و 1989 (الطبعة الرابعة). الصفحة 302
- ماخوف ب.ف.، كتاب “في نموذج الذرة المحايدة وسبل الخروج من الأزمة في الفيزياء الذرية” (معد للنشر).
- Makhov B.F.، كتاب "ثلاثي الأبعاد SK-PSA" (معد للنشر).
- Bronshtein I.N., Semendyaev K.A.، دليل الرياضيات للمهندسين وطلاب الجامعات. م: نوكا، رئيس التحرير. FML، 1986 (13، صحيح)، ص 127
- مقال "ثابت البنية الدقيقة"، القاموس الموسوعي الفيزيائي – فاس، ص 763
الرابط الببليوغرافي
ماخوف ب.ف. القانون الدوري د. منديليف - صياغة جديدة وتعبير رياضي للقانون // التقدم في العلوم الطبيعية الحديثة. – 2008. – رقم 9. – ص 24-29;عنوان URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=10547 (تاريخ الوصول: 29.02.2020). نلفت انتباهكم إلى المجلات التي تصدرها دار النشر "أكاديمية العلوم الطبيعية"
