قانون تناوبی در سال 18 کشف شد. کشف قانون تناوبی عناصر شیمیایی توسط D.I.
در اینجا خواننده اطلاعاتی در مورد یکی از مهمترین قوانین کشف شده توسط انسان در زمینه علمی - قانون تناوبی دیمیتری ایوانوویچ مندلیف - پیدا می کند. با اهمیت و تأثیر آن بر شیمی آشنا می شوید؛ مفاد کلی، ویژگی ها و جزئیات قانون تناوبی، تاریخچه کشف و مفاد اصلی در نظر گرفته می شود.
قانون تناوبی چیست؟
قانون تناوبی یک قانون طبیعی با ماهیت اساسی است که برای اولین بار توسط D.I. مندلیف در سال 1869 کشف شد و خود کشف از طریق مقایسه خواص برخی عناصر شیمیایی و مقادیر جرم اتمی شناخته شده در آن زمان اتفاق افتاد.
مندلیف استدلال کرد که طبق قانون او، اجسام ساده و پیچیده و ترکیبات مختلف عناصر به نوع تناوبی آنها و وزن اتم آنها بستگی دارد.
قانون تناوبی در نوع خود بی نظیر است و این به این دلیل است که بر خلاف سایر قوانین اساسی طبیعت و جهان با معادلات ریاضی بیان نمی شود. از نظر گرافیکی، بیان خود را در جدول تناوبی عناصر شیمیایی پیدا می کند.
تاریخچه کشف
کشف قانون تناوبی در سال 1869 اتفاق افتاد، اما تلاش‌ها برای نظام‌بندی تمام عناصر x-th شناخته شده مدت‌ها قبل از آن آغاز شد.
اولین تلاش برای ایجاد چنین سیستمی توسط I. V. Debereiner در سال 1829 انجام شد. او تمام عناصر شیمیایی شناخته شده خود را به سه گانه طبقه بندی کرد که با نزدیکی نیمی از مجموع جرم های اتمی موجود در این گروه از سه جزء به یکدیگر مرتبط هستند. . پس از Debereiner، تلاش شد تا جدول منحصر به فردی از طبقه بندی عناصر توسط A. de Chancourtois ایجاد شود؛ او سیستم خود را "مارپیچ زمینی" نامید و پس از او اکتاو Newlands توسط جان نیولندز گردآوری شد. در سال 1864، تقریباً به طور همزمان، ویلیام اولدینگ و لوتار مایر جداول ایجاد شده مستقل از یکدیگر را منتشر کردند.
قانون ادواری در 8 مارس 1869 برای بررسی به جامعه علمی ارائه شد و این اتفاق در جلسه انجمن روسیه رخ داد. دیمیتری ایوانوویچ مندلیف کشف خود را در حضور همه اعلام کرد و در همان سال کتاب درسی مندلیف "مبانی شیمی" منتشر شد که در آن جدول تناوبی ایجاد شده توسط او برای اولین بار نشان داده شد. یک سال بعد، در سال 1870، او مقاله ای نوشت و آن را به انجمن شیمی روسیه ارائه کرد، جایی که مفهوم قانون دوره ای برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1871، مندلیف در مقاله معروف خود در مورد قانون تناوبی عناصر شیمیایی توضیحی جامع از مفهوم خود ارائه کرد.
سهم ارزشمندی در توسعه علم شیمی
اهمیت قانون تناوبی برای جامعه علمی در سراسر جهان بسیار زیاد است. این به دلیل این واقعیت است که کشف آن انگیزه قدرتمندی برای توسعه شیمی و سایر علوم طبیعی، به عنوان مثال، فیزیک و زیست شناسی ایجاد کرد. رابطه بین عناصر و خصوصیات شیمیایی و فیزیکی کیفی آنها باز بود؛ این امر همچنین امکان درک ماهیت ساخت همه عناصر بر اساس یک اصل را فراهم کرد و باعث شکل‌گیری مدرن مفاهیم در مورد عناصر شیمیایی، برای عینیت بخشیدن به دانش شد. از مواد با ساختار پیچیده و ساده
استفاده از قانون تناوبی حل مشکل پیش بینی شیمیایی و تعیین دلیل رفتار عناصر شیمیایی شناخته شده را ممکن کرد. فیزیک اتمی، از جمله انرژی هسته ای، در نتیجه همین قانون ممکن شد. این علوم به نوبه خود امکان گسترش افق های جوهره این قانون و تعمیق درک آن را فراهم کردند.
خواص شیمیایی عناصر جدول تناوبی
در اصل، عناصر شیمیایی با ویژگی های ذاتی آنها در حالت یک اتم یا یون آزاد، حل شده یا هیدراته، در یک ماده ساده و به شکلی که ترکیبات متعدد آنها می توانند تشکیل دهند، به هم متصل می شوند. با این حال، این ویژگی ها معمولاً از دو پدیده تشکیل شده است: ویژگی های مشخصه یک اتم در حالت آزاد و یک ماده ساده. انواع مختلفی از این نوع خواص وجود دارد، اما مهمترین آنها عبارتند از:
- یونیزاسیون اتمی و انرژی آن، بسته به موقعیت عنصر در جدول، عدد ترتیبی آن.
- میل انرژی یک اتم و یک الکترون که مانند یونیزاسیون اتمی به مکان عنصر در جدول تناوبی بستگی دارد.
- الکترونگاتیوی یک اتم که مقدار ثابتی ندارد، اما بسته به عوامل مختلف می تواند تغییر کند.
- شعاع اتم ها و یون ها - در اینجا، به عنوان یک قاعده، از داده های تجربی استفاده می شود که با ماهیت موجی الکترون ها در حالت حرکت همراه است.
- اتمیزه کردن مواد ساده - توصیفی از قابلیت های واکنش پذیری یک عنصر.
- حالت های اکسیداسیون یک ویژگی رسمی هستند، اما به عنوان یکی از مهمترین ویژگی های یک عنصر ظاهر می شوند.
- پتانسیل اکسیداسیون برای مواد ساده اندازه گیری و نشانه ای از پتانسیل یک ماده برای عمل در محلول های آبی و همچنین سطح تجلی خواص اکسیداسیون و کاهش است.
تناوب عناصر نوع داخلی و ثانویه
قانون تناوبی درک دیگری از مؤلفه مهم طبیعت - تناوب درونی و ثانویه را ارائه می دهد. حوزه های فوق الذکر مطالعه خواص اتمی در واقع بسیار پیچیده تر از آن چیزی است که تصور می شود. این به دلیل این واقعیت است که عناصر s, p, d جدول بسته به موقعیت خود در دوره (تناوب داخلی) و گروه (دوره ثانویه) ویژگی های کیفی خود را تغییر می دهند. به عنوان مثال، فرآیند داخلی انتقال عنصر s از گروه اول به عنصر هشتم به عنصر p با حداقل و حداکثر نقاط روی منحنی خط انرژی اتم یونیزه شده همراه است. این پدیده ناپایداری داخلی تناوب تغییرات در خواص یک اتم را با توجه به موقعیت آن در دوره نشان می دهد.
نتایج
اکنون خواننده درک و تعریف روشنی از چیستی قانون تناوبی مندلیف دارد، به اهمیت آن برای انسان و پیشرفت علوم مختلف پی می برد و ایده ای از مقررات مدرن آن و تاریخچه کشف آن دارد.
درس 5 کلاس دهم(سال اول تحصیل)
قانون تناوبی و سیستم عناصر شیمیایی توسط طرح D.I.Mendeleev
1. تاریخچه کشف قانون تناوبی و سیستم عناصر شیمیایی توسط D.I. مندلیف.
2. قانون تناوبی که توسط D.I. مندلیف فرموله شده است.
3. فرمول مدرن قانون تناوبی.
4. اهمیت قانون تناوبی و سیستم عناصر شیمیایی D.I. مندلیف.
5. جدول تناوبی عناصر شیمیایی بازتابی گرافیکی از قانون تناوبی است. ساختار سیستم تناوبی: دوره ها، گروه ها، زیر گروه ها.
6. وابستگی خواص عناصر شیمیایی به ساختار اتم های آنها.
1 مارس (سبک جدید) 1869 تاریخ کشف یکی از مهمترین قوانین شیمی - قانون تناوبی در نظر گرفته می شود. در اواسط قرن 19. 63 عنصر شیمیایی شناخته شده بود که نیاز به طبقه بندی آنها وجود داشت. بسیاری از دانشمندان (W. Odling و J. A. R. Newlands، J. B. A. Dumas و A. E. Chancourtois، I. V. Debereiner و L. Y. Meyer) برای چنین طبقه بندی تلاش کردند، اما فقط D.I. مندلیف موفق شد با ترتیب دادن عناصر در افزایش، الگوی خاصی را ببیند. ترتیب جرم اتمی آنها این الگو به صورت دوره ای است، بنابراین مندلیف قانونی را که کشف کرد به صورت زیر تدوین کرد: خواص عناصر و همچنین شکل ها و خواص ترکیبات آنها به طور دوره ای به جرم اتمی عنصر وابسته است.
در سیستم عناصر شیمیایی پیشنهاد شده توسط مندلیف، تعدادی از تضادها وجود داشت که نویسنده قانون تناوبی خود نتوانست آنها را برطرف کند (آرگون-پتاسیم، تلوریم-ید، کبالت-نیکل). تنها در آغاز قرن بیستم، پس از کشف ساختار اتم، معنای فیزیکی قانون تناوبی توضیح داده شد و فرمول مدرن آن ظاهر شد: خواص عناصر، و همچنین اشکال و خواص ترکیبات آنها، به طور دوره ای به مقدار بار هسته اتم های آنها بستگی دارد.این فرمول با وجود ایزوتوپ‌هایی تأیید می‌شود که خواص شیمیایی آنها یکسان است، اگرچه جرم‌های اتمی متفاوت است.
قانون تناوبی یکی از قوانین اساسی طبیعت و مهمترین قانون شیمی است. با کشف این قانون، مرحله مدرن توسعه علم شیمی آغاز می شود. اگرچه معنای فیزیکی قانون تناوبی تنها پس از ایجاد نظریه ساختار اتمی مشخص شد، اما خود این نظریه بر اساس قانون تناوبی و سیستم عناصر شیمیایی توسعه یافت. این قانون به دانشمندان کمک می کند تا عناصر شیمیایی جدید و ترکیبات جدید عناصر را بسازند و موادی با خواص مطلوب به دست آورند. خود مندلیف وجود 12 عنصر را که در آن زمان هنوز کشف نشده بودند، پیش بینی کرد و جایگاه آنها را در جدول تناوبی مشخص کرد. او خواص سه مورد از این عناصر را با جزئیات توصیف کرد و در طول عمر دانشمند این عناصر کشف شد ("اکابور" - گالیم، "اکالومینیم" - اسکاندیم، "کاسیلیکون" - ژرمانیوم). علاوه بر این، قانون ادواری اهمیت فلسفی زیادی دارد و کلی ترین قوانین توسعه طبیعت را تأیید می کند.
بازتابی گرافیکی از قانون تناوبی، سیستم تناوبی مندلیف از عناصر شیمیایی است. اشکال مختلفی از سیستم تناوبی وجود دارد (کوتاه، بلند، نردبانی (پیشنهاد شده توسط N. Bohr)، مارپیچی). در روسیه، فرم کوتاه رایج ترین است. سیستم تناوبی مدرن شامل 110 عنصر شیمیایی کشف شده تا به امروز است که هر کدام مکان خاصی را اشغال می کنند و شماره سریال و نام خاص خود را دارند. جدول ردیف‌های افقی - دوره‌ها (1-3 - کوچک، متشکل از یک ردیف؛ 4-6 - بزرگ، متشکل از دو ردیف؛ دوره هفتم - ناقص) را مشخص می‌کند. علاوه بر دوره ها، ردیف های عمودی - گروه هایی وجود دارد که هر کدام به دو زیر گروه (اصلی - a و ثانویه - ب) تقسیم می شوند. زیرگروه های جانبی فقط حاوی عناصر دوره های بزرگ هستند که همگی خواص فلزی از خود نشان می دهند. عناصر یک زیرگروه دارای ساختار یکسانی از لایه های الکترونی بیرونی هستند که خواص شیمیایی مشابه آنها را تعیین می کند.
دوره زمانیدنباله ای از عناصر (از یک فلز قلیایی به یک گاز بی اثر) است که اتم های آنها دارای تعداد سطوح انرژی برابر با عدد دوره هستند.
زیر گروه اصلییک ردیف عمودی از عناصر است که اتم‌های آن تعداد الکترون‌های یکسانی در سطح انرژی بیرونی خود دارند. این عدد برابر است با عدد گروه (به جز هیدروژن و هلیوم).
تمام عناصر جدول تناوبی به 4 خانواده الکترونی تقسیم می شوند. س-, پ-, د-,f-elements) بسته به اینکه کدام سطح فرعی در اتم عنصر آخرین پر شده باشد.
زیر گروه جانبی- این یک ردیف عمودی است د-عناصری که تعداد کل الکترون های یکسانی در هر یک دارند دزیرسطح لایه پیش خارجی و سزیرسطح لایه بیرونی این عدد معمولاً برابر با شماره گروه است.
مهمترین خواص عناصر شیمیایی فلزی بودن و غیرفلزی بودن است.
فلزی بودنتوانایی اتم های یک عنصر شیمیایی برای رها کردن الکترون است. یکی از ویژگی های کمی فلزی بودن انرژی یونیزاسیون است.
انرژی یونیزاسیون اتمیمقدار انرژی است که برای حذف یک الکترون از اتم یک عنصر، یعنی تبدیل یک اتم به کاتیون لازم است. هر چه انرژی یونیزاسیون کمتر باشد، اتم راحت تر الکترون را از دست می دهد، خواص فلزی عنصر قوی تر است.
غیر فلزی بودنتوانایی اتم های یک عنصر شیمیایی برای به دست آوردن الکترون است. یکی از مشخصه های کمی غیرفلزی، میل ترکیبی الکترون است.
میل الکترونیانرژی ای است که هنگام اتصال الکترون به اتم خنثی آزاد می شود، یعنی زمانی که اتم به آنیون تبدیل می شود. هرچه میل ترکیبی الکترون بیشتر باشد، اتم راحت‌تر به الکترون متصل می‌شود و خواص غیرفلزی عنصر قوی‌تر می‌شود.
یک ویژگی جهانی فلزی بودن و غیرفلزی بودن، الکترونگاتیوی (EO) یک عنصر است.
EO یک عنصر توانایی اتم های آن را برای جذب الکترون ها مشخص می کند که در تشکیل پیوندهای شیمیایی با اتم های دیگر در مولکول شرکت می کنند.
هر چه فلزی بودن بیشتر باشد، EO کمتر است.
هرچه غیرفلزی بیشتر باشد، EO بیشتر است.
هنگام تعیین مقادیر EO نسبی در مقیاس Pauling، EO اتم لیتیوم به عنوان یک در نظر گرفته می شود (EO(Li) = 1). الکترونگاتیوترین عنصر فلوئور است (EO(F) = 4).
در دوره های کوتاه از فلز قلیایی تا گاز بی اثر:
بار هسته اتم افزایش می یابد.
تعداد سطوح انرژی تغییر نمی کند.
تعداد الکترون ها در سطح بیرونی از 1 به 8 افزایش می یابد.
شعاع اتم ها کاهش می یابد.
استحکام پیوند بین الکترون های لایه بیرونی و هسته افزایش می یابد.
انرژی یونیزاسیون افزایش می یابد.
میل ترکیبی الکترون افزایش می یابد.
EO افزایش می یابد.
فلزی بودن عناصر کاهش می یابد.
غیرفلزی بودن عناصر افزایش می یابد.
همه د- عناصر یک دوره معین از نظر خواص مشابه هستند - همه آنها فلز هستند، دارای شعاع اتمی و مقادیر EO اندکی متفاوت هستند، زیرا دارای تعداد یکسانی الکترون در سطح خارجی هستند (به عنوان مثال، در دوره چهارم - به جز کروم و مس).
در زیر گروه های اصلی از بالا به پایین:
تعداد سطوح انرژی در یک اتم افزایش می یابد.
تعداد الکترون ها در سطح بیرونی یکسان است.
شعاع اتم ها افزایش می یابد.
قدرت پیوند بین الکترون های سطح بیرونی و هسته کاهش می یابد.
انرژی یونیزاسیون کاهش می یابد.
میل الکترونی کاهش می یابد.
EO کاهش می یابد.
فلزی بودن عناصر افزایش می یابد.
غیرفلزی بودن عناصر کاهش می یابد.
تناوبیقانون D.I. مندلیف:خواص اجسام ساده و همچنین اشکال و خواص ترکیباتتفاوت عناصر به صورت دوره ای وابسته استمقادیر وزن اتمی عناصر (خواص عناصر به طور دوره ای به بار اتم های هسته آنها بستگی دارد).
جدول تناوبی عناصر سلسله عناصری که خصوصیات آنها به طور متوالی تغییر می کند، مانند مجموعه هشت عنصری از لیتیوم به نئون یا از سدیم به آرگون، مندلیف آن را دوره نامیده است. اگر این دو دوره را یکی زیر دیگری بنویسیم به طوری که سدیم زیر لیتیوم و آرگون زیر نئون باشد، ترتیب عناصر زیر را بدست می آوریم:
با این چیدمان، ستون های عمودی حاوی عناصری هستند که از نظر خواص مشابه هستند و ظرفیت یکسانی دارند، مثلاً لیتیوم و سدیم، بریلیم و منیزیم و ....
مندلیف با تقسیم تمام عناصر به دوره و قرار دادن یک دوره در زیر دوره دیگر به طوری که عناصر مشابه از نظر خواص و نوع ترکیبات تشکیل شده در زیر یکدیگر قرار گیرند، جدولی تهیه کرد که آن را سیستم تناوبی عناصر بر اساس گروه و سری نامید.
معنی نظام تناوبیماجدول تناوبی عناصر تأثیر زیادی در پیشرفت بعدی شیمی داشت. این نه تنها اولین طبقه بندی طبیعی عناصر شیمیایی بود که نشان می داد آنها یک سیستم هماهنگ را تشکیل می دهند و در ارتباط نزدیک با یکدیگر هستند، بلکه ابزار قدرتمندی برای تحقیقات بیشتر بود.
7. تغییرات دوره ای در خواص عناصر شیمیایی. شعاع اتمی و یونی. انرژی یونیزاسیون. میل الکترونی الکترونگاتیوی.
وابستگی شعاع اتمی به بار هسته اتم Z دوره ای است. در یک دوره، با افزایش Z، تمایل به کاهش اندازه اتم وجود دارد که به ویژه در دوره های کوتاه به وضوح مشاهده می شود.
با شروع ساخت یک لایه الکترونیکی جدید، دورتر از هسته، یعنی در طول انتقال به دوره بعدی، شعاع اتمی افزایش می یابد (مثلاً شعاع اتم های فلوئور و سدیم را مقایسه کنید). در نتیجه، در یک زیر گروه، با افزایش بار هسته ای، اندازه اتم ها افزایش می یابد.
از دست دادن اتم های الکترون منجر به کاهش اندازه موثر آن و افزودن الکترون های اضافی منجر به افزایش می شود. بنابراین، شعاع یک یون با بار مثبت (کاتیون) همیشه کوچکتر است، و شعاع یک غیر (آنیون) با بار منفی همیشه بیشتر از شعاع اتم خنثی الکتریکی مربوطه است.
در یک زیرگروه، شعاع یون‌های بار یکسان با افزایش بار هسته‌ای افزایش می‌یابد. این الگو با افزایش تعداد لایه‌های الکترونیکی و فاصله رو به رشد الکترون‌های بیرونی از هسته توضیح داده می‌شود.
مشخصه ترین خاصیت شیمیایی فلزات توانایی اتم های آنها برای رها کردن آسان الکترون های خارجی و تبدیل به یون های دارای بار مثبت است، در حالی که برعکس، غیرفلزها با توانایی اضافه کردن الکترون ها برای تشکیل یون های منفی مشخص می شوند. برای حذف یک الکترون از اتم و تبدیل آن به یون مثبت، باید مقداری انرژی صرف کرد که به آن انرژی یونیزاسیون می گویند.
انرژی یونیزاسیون را می توان با بمباران اتم ها با الکترون هایی که در میدان الکتریکی شتاب می گیرند، تعیین کرد. کمترین ولتاژ میدانی که در آن سرعت الکترون برای یونیزه کردن اتم ها کافی می شود، پتانسیل یونیزاسیون اتم های یک عنصر معین نامیده می شود و بر حسب ولت بیان می شود. با صرف انرژی کافی، دو، سه یا چند الکترون را می توان از یک اتم حذف کرد. بنابراین، آنها از پتانسیل یونیزاسیون اول (انرژی حذف الکترون اول از اتم) و پتانسیل یونیزاسیون دوم (انرژی حذف الکترون دوم) صحبت می کنند.
همانطور که در بالا ذکر شد، اتم ها نه تنها می توانند اهدا کنند، بلکه می توانند الکترون نیز به دست آورند. انرژی آزاد شده با افزودن یک الکترون به اتم آزاد را میل ترکیبی الکترون اتم می نامند. تمایل الکترون، مانند انرژی یونیزاسیون، معمولاً با الکترون ولت بیان می شود. بنابراین، میل الکترونی اتم هیدروژن 0.75 eV، اکسیژن - 1.47 eV، فلوئور - 3.52 eV است.
قرابت الکترونی اتم های فلزی معمولا نزدیک به صفر یا منفی است. از این نتیجه می شود که برای اتم های بیشتر فلزات، افزودن الکترون از نظر انرژی نامطلوب است. میل ترکیبی الکترون اتم های غیرفلز همیشه مثبت است و هر چه بیشتر باشد، نافلز به گاز نجیب در جدول تناوبی نزدیک تر است. این نشان دهنده افزایش خواص غیرفلزی با نزدیک شدن به پایان دوره است.
| " |
ماخوف بی.ف.
در ارتباط با توسعه توسط نویسنده "مدل ارتعاشی اتم خنثی" با گنجاندن "اتر جهانی"، که در آن مفاهیم "بار مثبت دائمی هسته اتم" و "میدان کولن" اضافی می شوند، سوال از فرمول جدیدی از قانون تناوبی مطرح می شود. این فرمول در این مقاله پیشنهاد شده است که مسئله بیان ریاضی قانون تناوبی را نیز در نظر می گیرد. در مقاله، نویسنده از نسخه خود از «سیستم دوره‌ای کوانتومی متقارن اتم‌های خنثی (SQ-PSA)» استفاده می‌کند که برای مدل ارتعاشی مناسب است.
بیشتر و بیشتر از ما دور می شوند 1869 - زمان اولین تدوین قانون تناوبی توسط D.I. مندلیف (PZM) و توسعه جدول تناوبی عناصر (PSE-M) توسط وی، که در آن وزن اتمی یک عنصر، که در آن زمان مشخصه قابل دسترس و کمابیش قابل درک بود، به عنوان معیار اصلی در نظر گرفته شد. اما حتی خود دیمیتری ایوانوویچ گفت که "ما دلایل تناوب را نمی دانیم." در آن زمان، تنها 63 عنصر شناخته شده بود، و اطلاعات کمی در مورد خواص آنها (بیشتر شیمیایی) و نه همیشه دقیق بود.
با این حال، مشکل سیستم سازی عناصر قبلاً خود را اعلام کرده بود و نیاز به راه حل داشت. شهود درخشان مندلیف به او اجازه داد تا با موفقیت (در سطح دانش آن زمان) با این کار کنار بیاید. فرمول او از PZM (اکتبر 1971): "...خواص عناصر، و بنابراین خواص اجسام ساده و پیچیده ای که تشکیل می دهند، به طور دوره ای به وزن اتمی آنها وابسته است."
دیمیتری ایوانوویچ تمام عناصر را در یک سری (سری مندلیف) در افزایش وزن اتمی ترتیب داد، که در آن، او همچنین اجازه انحراف برای جفت های شناخته شده از عناصر (بر اساس خواص شیمیایی)، یعنی. در واقع، نه تنها به وزن اتمی وابستگی وجود دارد.
برای دانشمندان روشن شد که هنگام حرکت از یک عنصر در PSE-M به عنصر دیگر، برخی از ویژگی های عنصر به همان میزان به تدریج افزایش می یابد. این مقدار است زنام شماره سریال (عمدتا در بین شیمیدانان) یا شماره اتمی (در بین فیزیکدانان) را دریافت کرد. معلوم شد که وزن اتمی خود به طریق خاصی به آن بستگی دارد ز. بنابراین، شماره سریال Z به عنوان معیار اصلی سفارش پذیرفته شد که بر این اساس به جای وزن اتمی در فرمول 2 PZM گنجانده شد.
زمان گذشت و امکانات جدیدی برای سیستم سازی ظاهر شد. اینها، اول از همه، پیشرفت‌هایی در مطالعه طیف‌های نوری خطی (LOS) اتم‌های خنثی و تشعشعات پرتو ایکس مشخصه (CHR) هستند. مشخص شد که هر عنصر دارای یک طیف منحصر به فرد است و تعدادی عنصر جدید بر اساس آنها کشف شده است. برای توصیف طیف ها، اعداد کوانتومی، اصطلاحات طیفی، اصل طرد دبلیو پائولی، قانون جی. موزلی و غیره پیشنهاد شد.مطالعه اتم ها با ایجاد اولین مدل های اتم (MOA)، پس از مرگ اتم به اوج خود رسید. D.I. مندلیف.
قانون موزلی که فرکانس تشعشعات پرتو ایکس مشخصه را به شماره سریال مرتبط می کند ز، کمک های بزرگی به علم کرد. او صحت سریال مندلیف را تأیید کرد و به ما اجازه داد تا تعداد عناصر کشف نشده باقیمانده را مشخص کنیم. اما پس از آن، با هدایت نیت خوب، یک شماره سریال بدهید زبه معنای فیزیکی، فیزیکدانان در سطح دانش آغاز قرن نوزدهم (نخستین مدل های اتم) به این نتیجه عجولانه رسیدند که نمی تواند چیزی جز بار الکتریکی مثبت ثابت هسته اتم (تعداد ابتدایی) باشد. بارهای الکتریکی - eZ).
در نتیجه، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که به فرمول دوم تصفیه‌شده PZM نیاز است که در آن بار الکتریکی مثبت ثابت هسته اتم یک عنصر به عنوان معیار اصلی برای سیستم‌سازی پذیرفته شود.
اما، متأسفانه، در آغاز قرن بیستم، اولین مدل های اتم بیش از حد مکانیکی ارائه شد (مدل های هسته ای سیاره ای)، و خنثی بودن الکتریکی اتم به عنوان یک کل با بار مثبت هسته و مربوطه نشان داده شد. تعداد ذرات بنیادی منفی - الکترون ها، یعنی. همچنین در سطح دانش اولیه آن زمان در مورد برق. در نتیجه، مفهوم میدان الکتریکی کولن ثابت، جذب الکترون‌های در حال چرخش به دور هسته و غیره مورد استفاده قرار گرفت. و خدا نکنه الکترون روی هسته نیفتد!
کشف ماهیت موجی الکترون و بسیاری از مشکلاتبا مدل پذیرفته شده اتم منجر به انتقال به "مدل مکانیکی کوانتومی اتم" شد. مکانیک کوانتومی (QME) به عنوان بزرگترین دستاورد قرن بیستم مورد استقبال قرار گرفته است. اما با گذشت زمان، این شور و شوق فروکش کرد. دلیل آن شالوده متزلزلی است که CME بر اساس معادله شرودینگر ساخته شده است. توصیفحرکت الکترون." اول از همه، خود این رویکرد نادرست است - به جای در نظر گرفتن حالت کوانتومی تعادل یک اتم خنثی به عنوان یک کل (در سطح کلان، به زبان هم افزایی)، CME حرکت الکترون را در نظر می گیرد (یعنی آنها در کار می کنند. یک سطح خرد بیش از حد دقیق). تصور کنید که برای یک گاز ایده آل، به جای در نظر گرفتن آن در سطح کلان با پارامترهای ثابت زمانی وضعیت گاز (فشار، دما، حجم)، ناگهان شروع به نوشتن معادلات حرکت برای هر یک از میلیاردها کردند. اتم ها و مولکول های گاز، با صدای بلند ناله می کند در عین حال در مورد دشواری کار و قدرت ناکافی رایانه های مدرن. در حالی که در سطح کلان، کل تصویر به راحتی و با ظرافت با استفاده از معادله اتصال پارامترهای حالت گاز - معادله Clapeyron-Mendeleev توصیف می شود. [FES, M, SE, 1984, p.288]
چیزی مشابهاز نظر پیچیدگی، CME در شخص پدران بنیانگذار خود به ما پیشنهاد می کند، به ویژه در مورد اتم هایی با اعداد اتمی بزرگ. با این حال، آکادمیسین Lev Landau (1908-1968)، که خود یکی از ستون‌های CME است، قبلاً نوشت: «اتم با بیش از یک الکترون، سیستم پیچیده‌ای از الکترون‌ها است که با یکدیگر تعامل دارند. برای چنین نظامی، به بیان دقیق، می توان تنها حالات سیستم را به عنوان یک کل در نظر گرفت. همین ایده در آثار فیزیکدان طیف سنجی Acad. آکادمی علوم BSSR Elyashevich M.A. (1908-95).
با این حال، اجازه دهید به بررسی فرمول بندی های قانون تناوبی بازگردیم. فرمول مدرن (تصفیه شده دوم) PZM به این صورت است:
"خواص عناصر به طور دوره ای به بار هسته اتمی آنها وابسته است." بار هسته ای eZ = عدد اتمی (ترتیبی) عنصر در سیستم ضرب در بار الکتریکی اولیه (یعنی Z از نظر عددی برابر با تعداد بارهای الکتریکی اولیه است).
چرا یک فرمول جدید و سوم از PZM مورد نیاز است؟
1) از فرمول 2 خیلی مشخص نیست که ما در مورد چه خواصی صحبت می کنیم - اگر آنها شیمیایی هستند ، پس مستقیماً با عناصر (اتم های خنثی) مرتبط نیستند. هنگامی که اتم های خنثی برهم کنش می کنند، متغیرهای EMF آنها با هم همپوشانی دارند و در نتیجه درجه خاصی از تحریک را بر روی یکدیگر اعمال می کنند. برای توصیف یک پیوند شیمیایی، علاوه بر این باید بدانید که چه چیزی با چه چیزی ترکیب شده است (ترکیب و ساختار ماده) و تحت چه شرایط فیزیکی خاص (CFU) و غیره.
2) با توجه به "مدل نوسانی" توسعه یافته توسط نویسنده، هسته یک اتم خنثی نه بار الکتریکی ثابت دارد و نه میدان کولن ثابت ایجاد شده توسط آن (در عوض - یک هسته ضربانی، یک میدان الکترومغناطیسی متناوب - EMF، EMF ایستاده رزونانس پارامتریک، ضریب کیفیت بالای نوسانات، اتم دوام). رجوع کنید به FI، 2008، شماره 3، ص25
3) یعنی هیچ تعریف روشنی از آرگومان یا تابع وجود ندارد. همچنین هیچ قطعیتی در مورد ماهیت وابستگی دوره ای وجود ندارد. PZM بدون در نظر گرفتن همزمان جدول خود جدول تناوبی بی فایده است، بنابراین اغلب در کتاب های درسی در فرمول موجود آن ("دایره باطل") به هیچ وجه ذکر نشده است. تصادفی نیست که ما هنوز یک نظریه کامل از جدول تناوبی و ریاضی ترین بیان PZM نداریم.
4) اکنون می توان از فرصت های اساساً جدید برای فرمول بندی صحیح تر قانون تناوبی و استخراج بیان ریاضی آن استفاده کرد. دادن"مدل ارتعاشی یک اتم خنثی" (ارتعاشات همراه هسته و محیط اطراف آن) و "سیستم دوره ای کوانتومی متقارن اتم های خنثی (SQ-PSA)" که توسط نویسنده توسعه و منتشر شده است.
5) با توجه به رویکرد هم افزایی، حالت کوانتومی تعادل اتم به عنوان یک کل» (رویکرد ماکروسکوپی) را می توان با چندین پارامتر مستقل از زمان توصیف کرد. نویسنده نشان می دهد که آنها یک مجموعه کاملاً فردی از 4 عدد کوانتومی ذاتی در هر اتم هستند (اصل حذف W. Pauli)، که از VOC آن (و نه از معادلات CME) تعیین می شوند.
چنینمجموعه ای از اعداد کوانتومی به طور منحصر به فرد مکان یک عنصر (مختصات آن) را در SK-PSA توسعه یافته توسط نویسنده تعیین می کند.
6) چنین پارامترهایی باید تعدادی از الزامات را برآورده کنند:
مطابق با ماهیت فیزیکی اتم خنثی (طبق "مدل ارتعاش")
شفاف باشید
عدد صحیح باشد (که از ماهیت تشعشعات هسته ای ناشی می شود)
اندازه گیری آسان (از طیف اتم خنثی).
بنابراین، معنای اعداد کوانتومی شناخته شده برای هر اتم باید با توجه به ماهیت فیزیکی آنها روشن شود.
7) به جای معادله KME شرودینگر، نویسنده پیشنهاد می کند از معادلات اتصال اعداد کوانتومی (معادلات ماخ) استفاده شود. (نویسنده دو معادله را یافت)که بیان ریاضی PZM هستند، برای فرمول جدید مناسب هستند. اطلاعات بیشتر در این باره در کتابی که برای چاپ آماده شده است.
8) در پرتو "مدل ارتعاشی اتم خنثی" و مفهوم جدید EMF متغیر هسته، برای فرمول بندی جدید قانون تناوبی، به جای بار الکتریکی اولیه، کمیت فیزیکی دیگری با هم مورد نیاز است. با شماره سریال Z، مشخص کننده قدرت برهمکنش الکترومغناطیسی (تغییر گام به گام با افزایش Z) و به طور منحصر به فرد از طیف اتم های خنثی تعیین می شود. و چنین مقداری وجود دارد - این ثابت ساختار خوب (α) [FES-763] است که معمولاً هنگام جستجوی "حد بالای جدول تناوبی" استفاده می شود.
فرمول جدید PZM به نظر می رسد که:
ویژگی های اتم های خنثی به طور دوره ای به بزرگی کشش بستگی دارد (αZ) میدان الکترومغناطیسی متناوب (EMF) که توسط هسته آنها ایجاد می شود. نویسنده در 22 نوامبر 2006 پس از چند فرمول "طولانی" به چنین فرمول بندی مختصری رسید.
نشان می دهد که به جای مقدار بار الکتریکی ( eZ) که شامل یک بار الکتریکی اولیه است، از مقدار ولتاژ استفاده می شود ( αZ)، که شامل α - ثابت ساختار ظریف، که "در الکترودینامیک کوانتومی به عنوان یک پارامتر طبیعی مشخص کننده "قدرت" برهمکنش الکترومغناطیسی در نظر گرفته می شود" [FES, p.763].
قبلاً در مورد ویژگی های اتم های خنثی (اعداد کوانتومی، ماهیت فیزیکی آنها و غیره) صحبت کردیم، اما هنوز باید کمی در مورد ماهیت وابستگی دوره ای توضیح دهیم. در حال حاضر پیش نیازهایی برای استخراج معادلات برای اتصال اعداد کوانتومی وجود دارد - اینها عبارتند از (n+ ل)- قوانین آکادمیک V.M. کلچکوفسکی (1900-72) و (n- ل)- قاعده دخن، پروفسور. D.N. تریفونوف، که توسط نویسنده برای ساختن SK-PSA استفاده شد. با در نظر گرفتن متغیر EMF و EMF ایستاده در حال انتشار (به یک عمق خاص برای هر اتم)، می توان گفت که مجموع این اعداد کوانتومی نشان دهنده کل انرژی EMF ایستاده است و تفاوت در عمق تغییر در پارامتر نوسان یعنی در حال حاضر دسته‌هایی از اعداد کوانتومی وجود دارند که در SK-PSA نشان داده شده‌اند (n+ ل)- دوره (همه جفت هستند و دوتایی تشکیل می دهند) و (n- ل)- گروه‌هایی از اتم‌های متوالی - ردیف‌های افقی SC-PSA (تا 4 عدد در هر دوره در Z ≤ 120)، که نشان‌دهنده دنباله‌ها هستند. f-, د-, پ-, س- عناصر. یعنی در یک سطح انرژی کوانتومی می تواند چندین حالت کوانتومی وجود داشته باشد. بیشتر در نظر گرفتن ویژگی های یک موج الکترومغناطیسی ایستاده دوگانه امکان استخراج معادلات برای اتصال اعداد کوانتومی (معادلات ماچوف) را فراهم می کند.
مثال: انرژی کل یک موج الکترومغناطیسی ایستاده E n + ل = E n + E ل = پایان, جایی که E n و E ل - مقادیر متوسط انرژی اجزای الکتریکی و مغناطیسی قطعات آن.
برای روشن شدن معنای فیزیکی اعداد کوانتومی، از فرمول انرژی یک تابشگر کوانتومی (به شکل کلی) E = Eo (2k + 1) استفاده می کنیم، بنابراین → = 2k
به طور خاص، برای E داریم n + ل= E o (2 + 1) → = n + ل , یعنی مجموع اعداد کوانتومی (n+ ل) - این نسبت افزایش کل انرژی یک موج الکترومغناطیسی ایستاده به مقدار اولیه آن است که به قانون اول فوق الذکر آکادمیک V.M. کلچکوفسکی.
موج الکترومغناطیسی ایستاده حامل ماده تشدید پارامتری است (در انرژی داخلی ثابت، انرژی از الکتریکی به مغناطیسی و با فرکانس عظیمی به عقب منتقل می شود). در این مورد، تفاوت در مقادیر متوسط انرژی اجزای الکتریکی و مغناطیسی کل انرژی موج الکترومغناطیسی E n - ل = E n - ای ل - مقدار تغییر پارامتر نیز کوانتیزه می شود.
E n - ل= E o (2 + 1) → = n - ل , این یک نگرش است به حکومت D.N.Trifonov معنای فیزیکی می دهد و از اینجا قانون مشخص می شود n - ل ≥ 1, زیرا در غیر این صورت هیچ نیروی الکترومغناطیسی ثابتی وجود ندارد (نباید یک موج سیار ذاتی وجود داشته باشد n = ل, و اتلاف انرژی مرتبط). می توانید مفهوم "میزان نسبی تغییر پارامتر" را معرفی کنید. : = = λ
مقادیر متوسط اجزای انرژی کل یک موج الکترومغناطیسی ایستاده نیز کوانتیزه شده است.
E n=Eo(2 n + 1) → = 2n
E ل=Eo(2 ل + 1) → = 2ل
از این رو اعداد کوانتومی nو ل به عنوان اعداد کوانتومی اجزای انرژی الکتریکی و مغناطیسی کل انرژی یک موج الکترومغناطیسی ایستاده (به جای «عدد کوانتومی اصلی» و «عدد کوانتومی مداری») معنای فیزیکی جدیدی به دست می‌آورد.
فرکانس بالا و ثابت امواج الکترومغناطیسی ایستاده بیان خود را از طریق توابع تناوبی، در رابطه با مورد ما - مثلثاتی پیدا می کند. دوگانگی امواج الکترومغناطیسی ایستاده در مشخصات پارامتریک تابع است. یک موج الکترومغناطیسی ایستاده به عنوان یک موج هارمونیک را می توان با معادلات سینوسی شکل توصیف کرد. y = آ گناه (ω تی + φ ),
سپس n t = n cos α و آن = ل sin α (مشخصات پارامتریک بیضی).
اینجا nو ل - اعداد کوانتومی (کمیت های عدد صحیح بدون بعد)، شاخص های حداکثر دامنه انرژی نسبی اجزای الکتریکی و مغناطیسی یک موج الکترومغناطیسی ایستاده، و n tو آن- مقادیر فعلی مقادیر نوسانی (اجزای امواج الکترومغناطیسی ایستاده) در این لحظه از زمان، یعنی مقادیر نیز بدون بعد هستند.*)
0 ≤ |n t| ≤n 0 ≤ |l t | ≤ l
اجازه دهید توضیح دهیم که دقیقا دو وجود دارد وابستگی ها- کسینوس و سینوسی در رابط "Core-Environment" در لحظه اولیه تابش، اولین دارای حداکثر دامنه است - n به = n (در غیر این صورت تابش وجود ندارد) و دامنه متفاوت است - من به = 0 (یعنی یک تغییر فاز وجود دارد). با شروع انتشار از هسته، یک جزء از یک موج الکترومغناطیسی ایستاده، دیگری را تولید می کند و بالعکس. نویسنده می خواهد نسبت به نتیجه گیری عجولانه هشدار دهد که از آن زمان من به = 0, سپس مولفه مغناطیسی کل انرژی یک موج الکترومغناطیسی ایستاده نیز صفر است. این چنین نیست، فقط فرمول یک تابشگر هارمونیک کوانتومی را به خاطر بسپارید.
این معادله بیضی + = 1 (به شکل متعارف، معمول برای اتصال نوسانات هارمونیک) یکی از معادلات برای اتصال اعداد کوانتومی است.
معنای فیزیکی این معادله جفتی در صورت انجام برخی تبدیل ها واضح تر می شود. برای این کار از نمایش بیضی به عنوان هیپوتروکوئید استفاده می کنیم.
برای پرونده ما؛ .
این اولین معادله رابطه اعداد کوانتومی (معادله ماچوف) است.
یا کاملا واضح 
.
مشاهده می شود که معادله پایداری انرژی کل یک موج الکترومغناطیسی ایستاده را منعکس می کند. بنابراین، بسته های اعداد کوانتومی بالا ( n+l) - شماره دوره در SK-PSA، و ( n - ل)- تعریف می کندتوالی مکان های ردیف های افقی موجود در دوره جای خود را در معادله اتصال پیدا کرده اند و خود معادله به خوبی ساختار SC-PSA را منعکس می کند.
ما یک معادله اتصال دوم برای دو عدد کوانتومی باقیمانده (از مجموعه کامل مطابق با اصل حذف W. Pauli) به دست آورده ایم - m l وام‌اس , اما شما نمی توانید در مورد آنها در چند کلمه و حتی با معنای فیزیکی عدد کوانتومی "اسپین" بگویید. ام‌اسما هنوز باید آن را بفهمیم - این را ببینید.
شروع (شماره ترتیبی عنصر اولیه - ز ام) از هر M-dyad (جفت دوره های SK-PSA) را می توان از تبدیل یکسان فرمول V.M انجام شده توسط نویسنده به دست آورد. کلچکوفسکی برای شماره Z l عنصری که در آن عنصر با این داده برای اولین بار ظاهر می شود معنی lmax
ز ام = Z l -1 = = ,
سپس درlmax = 0; 1; 2; 3; 4... ما داریم ز ام= 0; 4; 20; 56; 120...، یعنی. اینها به اصطلاح اعداد چهار وجهی هستند که به طور غیرمستقیم با حداقل سطوح انرژی کوانتومی اولیه برای دوتایی مرتبط هستند (چهار وجهی در بین تمام اجسام فضایی حداقل مساحت سطح را برای یک حجم ثابت دارد).
نگارنده بر آن است تا جزئیات بیشتری را در مورد این موضوع و دو معادله مذکور برای ارتباط اعداد کوانتومی در آثاری که برای چاپ آماده می‌شوند، ارائه دهد.
نگارنده با این اثر طبیعتاً ادعای ایجاد نظریه کاملی از جدول تناوبی اتم های خنثی و بیان ریاضی آن را ندارد، بلکه آن را مرحله ای ضروری و مهم در این مسیر می داند و در حد توان خود به این امر کمک می کند. پیشرفت بیشتر
کتابشناسی - فهرست کتب:
- کلچکوفسکی V.M. "توزیع الکترون های اتمی و قانون پر شدن متوالی (n+ ل)- گروه ها، م.، اتمیزدات، 1347
- کلچکوفسکی V.M. «توسعه برخی مسائل نظری جدول تناوبی توسط D.I. مندلیف» (گزارش در سمپوزیوم کنگره X مندلیف). M., Nauka, 1971, pp. 54-67.
- تریفونوف D.N. «ساختار و مرزهای نظام تناوبی»، م.، اتمیزدات، 1355، 271 ص.
- Makhov B.F.، کتاب "سیستم دوره ای کوانتومی متقارن عناصر" (SK-PSE)، مسکو، 1997 - ISBN 5-86700-027-3
- Makhov B.F., مقاله «سیستم تناوبی کوانتومی متقارن عناصر (اتم‌های خنثی) - SK-PSA (یا دوره‌بندی جدید سیستم تناوبی»، در مجله RAE «Fundamental Research»، 2007، شماره 9، صص 30-36 - ISSN 1812 -7339
- Makhov B.F.، گزارش "تجلی جفت شدن در جدول تناوبی اتم های خنثی (SC-PSA)"، در مجموعه مقالات V-International. کنفرانس دوتایی، تقارن و هم افزایی در علوم طبیعی، شهریور. 2007، تیومن، دانشگاه دولتی نفت و گاز تیومن، بخش «فیزیک و شیمی»، صص 59-65 ISBN 978-5-88465-835-4
- Makhov B.F.، مقاله "پخش جهانی" D.I. مندلیف و جایگاهش در جدول تناوبی»، در مجله RAE «Fundamental Research»، 2008، شماره 3، ص. 25-28
- Makhov B.F.، مقاله «ماهیت فیزیکی فلزات در پرتو مدل ارتعاشی اتم»، در مجله RAE «Fundamental Research»، 2008، شماره 3، ص. 29-37
- Landau L.D., Lifshits E.M. "مکانیک کوانتومی. نظریه غیر نسبیتی»، M.: Nauka، 1974 (ویرایش سوم). ص 293. و 1989 (ویرایش چهارم). صفحه 302
- ماخوف بی.اف.، کتاب "در مورد مدل اتم خنثی و راه های خروج از بحران در فیزیک اتمی" (آماده شده برای انتشار).
- Makhov B.F.، کتاب "سه بعدی SK-PSA" (آماده شده برای انتشار).
- برونشتاین I.N.، Semendyaev K.A.، کتابچه راهنمای ریاضیات برای مهندسین و دانشجویان. M.: Nauka، سردبیر. FML، 1986 (سیزدهم، صحیح)، ص 127
- مقاله «ثابت ساختار ریز»، فرهنگ دانشنامه فیزیکی - FES، ص763
پیوند کتابشناختی
ماخوف بی.ف. قانون ادواری D.I. مندلیف - فرمول جدید و بیان ریاضی قانون // پیشرفت در علوم طبیعی مدرن. – 2008. – شماره 9. – ص 24-29;URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=10547 (تاریخ دسترسی: 2020/02/29). مجلات منتشر شده توسط انتشارات "آکادمی علوم طبیعی" را مورد توجه شما قرار می دهیم.
