Պարբերական օրենքը և Դ.Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը

Առաջին տարբերակ Տարրերի պարբերական աղյուսակհրատարակվել է Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևի կողմից 1869 թվականին և կոչվում է «Էլեմենտների համակարգի փորձ»։

Դ.Ի. Մենդելեևը դասավորեց այն ժամանակ հայտնի 63 տարրերը ատոմային զանգվածների մեծացման կարգով և ստացավ քիմիական տարրերի բնական շարք, որում հայտնաբերեց քիմիական հատկությունների պարբերական կրկնելիությունը։ Քիմիական տարրերի այս շարքն այժմ հայտնի է որպես Պարբերական օրենք (ձևակերպումը Դ.Ի. Մենդելեևի կողմից).

Պարզ մարմինների հատկությունները, ինչպես նաև տարրերի միացությունների ձևերն ու հատկությունները պարբերաբար կախված են տարրերի ատոմային կշիռներից։

Օրենքի ներկայիս ձևակերպումը հետևյալն է.

Քիմիական տարրերի, պարզ նյութերի հատկությունները, ինչպես նաև միացությունների բաղադրությունն ու հատկությունները պարբերաբար կախված են ատոմային միջուկների լիցքերի արժեքներից:

Գրաֆիկական ներկայացում պարբերական օրենքպարբերական աղյուսակն է:

Յուրաքանչյուր տարրի բջիջը ցույց է տալիս նրա ամենակարևոր բնութագրերը:

Պարբերական աղյուսակպարունակում է խմբեր և ժամանակաշրջաններ.

Խումբ- պարբերական աղյուսակի սյունակ, որում տեղակայված են քիմիական տարրեր, որոնք քիմիապես նման են վալենտային շերտի նույնական էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների պատճառով:

Պարբերական համակարգ D.I. Մենդելեևը պարունակում է տարրերի ութ խումբ. Յուրաքանչյուր խումբ բաղկացած է երկու ենթախմբից. հիմնական (ա) և երկրորդական (բ):Հիմնական ենթախումբը պարունակում է s-Եվ p-տարրեր, երկրորդականում՝ դ-տարրեր.

Խմբերի անունները.

I-a ալկալիական մետաղներ.

II-a հողալկալիական մետաղներ.

V-a Pnictogens.

VI-a Chalcogens.

VII-a Հալոգեններ.

VIII-a Ազնիվ (իներտ) գազեր.

Ժամանակաշրջանտարրերի հաջորդականություն է՝ գրված որպես տող, դասավորված իրենց միջուկների լիցքերի ավելացման կարգով։ Ժամանակահատվածի թիվը համապատասխանում է ատոմի էլեկտրոնային մակարդակների թվին:

Ժամանակաշրջանը սկսվում է ալկալիական մետաղից (կամ ջրածնից) և ավարտվում ազնիվ գազով։

Մենդելեևի քիմիական տարրերի ժամանակակից պարբերական աղյուսակը.

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։ Այս ձևակերպումն առաջարկվում է այս հոդվածում, որտեղ դիտարկվում է նաև Պարբերական օրենքի մաթեմատիկական արտահայտության խնդիրը։ Հոդվածում հեղինակն օգտագործում է «Չեզոք ատոմների սիմետրիկ քվանտային պարբերական համակարգի (SQ-PSA)» սեփական տարբերակը, որը համարժեք է Վիբրացիոն մոդելին։

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

Սակայն տարրերի համակարգվածության խնդիրն արդեն ինքն իրեն հռչակել էր և լուծում էր պահանջում։ Մենդելեևի փայլուն ինտուիցիան թույլ տվեց նրան հաջողությամբ (այն ժամանակվա գիտելիքների մակարդակով) հաղթահարել առաջադրանքը: PZM-ի նրա ձևակերպումը (հոկտեմբեր 1971). «...տարրերի հատկությունները, հետևաբար նրանց ձևավորված պարզ և բարդ մարմինների հատկությունները պարբերաբար կախված են դրանց ատոմային քաշից»:

Դմիտրի Իվանովիչը բոլոր տարրերը դասավորեց մի շարքով (Մենդելեևի շարքը) աճող ատոմային քաշով, 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 բնութագրիչներ աստիճանաբար ավելանում են նույն չափով: Այս արժեքն է Զստացել է սերիական համարը (հիմնականում քիմիկոսների մոտ) կամ ատոմային համարը (ֆիզիկոսների մոտ)։ Պարզվեց, որ ատոմային քաշն ինքնին որոշակիորեն կախված է նրանից Զ. Ուստի որպես հիմնական պատվիրման չափանիշ ընդունվել է Z սերիական համարը, որը համապատասխանաբար ներառվել է ՊԶՄ-ի 2-րդ ձևակերպման մեջ՝ ատոմային քաշի փոխարեն։

Անցավ ժամանակ, և հայտնվեցին համակարգման նոր հնարավորություններ։ Սրանք, առաջին հերթին, առաջընթաց են չեզոք ատոմների գծային օպտիկական սպեկտրների (LOS) և բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման (CHR) ուսումնասիրության մեջ։ Պարզվեց, որ յուրաքանչյուր տարր ունի յուրահատուկ սպեկտր, և դրանց հիման վրա հայտնաբերվել են մի շարք նոր տարրեր։ Սպեկտրները նկարագրելու համար առաջարկվել են քվանտային թվեր, սպեկտրային տերմիններ, Վ. Պաուլիի բացառման սկզբունքը, Գ. Մոզելիի օրենքը և այլն։ Դ.Ի.Մենդելեև.

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 թույլ տվեց նշել մնացած չբացահայտված տարրերի համարները։ Բայց հետո, առաջնորդվելով բարի մտադրություններով, սերիական համար տվեք Զֆիզիկական իմաստով, 19-րդ դարի սկզբի գիտելիքների մակարդակի ֆիզիկոսները (ատոմի առաջին մոդելները) շտապ եզրակացության եկան, որ դա չի կարող լինել այլ բան, քան ատոմային միջուկի մշտական ​​դրական էլեկտրական լիցքը (տարրականների թիվը. էլեկտրական լիցքեր - eZ):

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

Բայց, ցավոք, քսաներորդ դարի սկզբին ատոմի առաջին մոդելները ներկայացվեցին չափազանց մեխանիկորեն (մոլորակային միջուկային մոդելներ), և 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 կիրառվել է հաստատուն Կուլոնյան էլեկտրական դաշտի հայեցակարգը՝ ներգրավելով միջուկի շուրջ պտտվող էլեկտրոնները և այլն։ Եվ Աստված չանի, որ էլեկտրոնն ընկնի միջուկի վրա:

Էլեկտրոնի ալիքային բնույթի բացահայտում և բազմաթիվ խնդիրներատոմի ընդունված մոդելով հանգեցրեց անցմանը «ատոմի քվանտային մեխանիկական մոդելին»։ Քվանտային մեխանիկա (QME) 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. փոխանակ չեզոք ատոմի հավասարակշռության քվանտային վիճակը որպես ամբողջություն (մակրոմակարդակում, սիներգետիկ լեզվով) դիտարկելու փոխարեն, CME-ն դիտարկում է էլեկտրոնի շարժումը (այսինքն, նրանք աշխատում են. չափազանց մանրամասն միկրո մակարդակ): Պատկերացրեք, որ իդեալական գազի դեպքում, փոխանակ այն դիտարկելու մակրո մակարդակում գազի վիճակի ժամանակային պարամետրերով (ճնշում, ջերմաստիճան, ծավալ), նրանք հանկարծ սկսեցին գրել շարժման հավասարումներ միլիարդներից յուրաքանչյուրի համար։ գազի ատոմների և մոլեկուլների, 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-Մենդելեև հավասարումը: [FES, M, SE, 1984, p.288]

Նման մի բանԲարդության առումով CME-ն մեզ առաջարկում է ի դեմս իր հիմնադիր հայրերի, հատկապես մեծ ատոմային թվերով ատոմների դեպքում: Այնուամենայնիվ, ակադեմիկոս Լև Լանդաուն (1908-68), ինքն էլ CME-ի հիմնասյուներից մեկը, արդեն գրել է. «Մեկից ավելի էլեկտրոն ունեցող ատոմը միմյանց հետ փոխազդող էլեկտրոնների բարդ համակարգ է: Նման համակարգի համար կարելի է, խիստ ասած, դիտարկել միայն համակարգի վիճակները որպես ամբողջություն»։ Նույն միտքը հանդիպում է սպեկտրոսկոպիստ ֆիզիկոս ակադ. ԲՍՍՀ ԳԱ Էլյաշևիչ Մ.Ա. (1908-95):

Այնուամենայնիվ, վերադառնանք Պարբերական օրենքի ձևակերպումների դիտարկմանը։ PZM-ի ժամանակակից (զտված 2-րդ) ձևակերպումը հնչում է այսպես.

«Էլեմենտների հատկությունները պարբերաբար կախված են նրանց ատոմային միջուկների լիցքից»։ Միջուկային լիցք eZ = համակարգի տարրի ատոմային (սովորական) թիվը 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, ուրեմն ուղղակիորեն կապված չեն տարրերի (չեզոք ատոմների) հետ։ Երբ չեզոք ատոմները փոխազդում են, նրանց EMF փոփոխականները համընկնում են, և արդյունքում նրանք որոշակի գրգռվածություն են գործադրում միմյանց վրա: Քիմիական կապը նկարագրելու համար դուք պետք է լրացուցիչ իմանաք, թե ինչն է զուգակցվում ինչի հետ (նյութի բաղադրությունը և կառուցվածքը) և ինչ հատուկ ֆիզիկական պայմաններում (CFU) և այլն:

2) Հեղինակի կողմից մշակված «Տատանողական մոդելի» համաձայն, չեզոք ատոմի միջուկը չունի ոչ հաստատուն էլեկտրական լիցք, ոչ էլ դրա կողմից ստեղծված հաստատուն Կուլոնյան դաշտ (փոխարենը՝ պուլսացիոն միջուկ, փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտ՝ EMF, կանգնած EMF։ , պարամետրային ռեզոնանս, տատանումների բարձր որակի գործոն, ամրության ատոմ)։ Տե՛ս ՖԻ, 2008, թիվ 3, էջ 25

3) Այսինքն՝ արգումենտի կամ ֆունկցիայի հստակ սահմանում չկա: Չկա նաև որոշակիություն պարբերական կախվածության բնույթի վերաբերյալ: PZM-ն անօգուտ է, առանց միաժամանակ դիտարկելու Պարբերական աղյուսակի աղյուսակը, ուստի դասագրքերում այն ​​հաճախ ընդհանրապես չի հիշատակվում իր գոյություն ունեցող ձևակերպմամբ («արատավոր շրջան»): Պատահական չէ, որ մենք դեռ չունենք Պարբերական աղյուսակի ամբողջական տեսություն և PZM-ի ամենամաթեմատիկական արտահայտությունը:

4) Այժմ հնարավոր է օգտագործել սկզբունքորեն նոր հնարավորություններ Պարբերական օրենքի ավելի ճիշտ ձևակերպման և դրա մաթեմատիկական արտահայտության ածանցման համար, որը. տալ«Չեզոք ատոմի թրթռումային մոդելը» (միջուկի և դրա շրջակա միջավայրի զուգակցված թրթռումները) և «Չեզոք ատոմների սիմետրիկ քվանտային պարբերական համակարգը (SQ-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 տալիս, որ դրանք յուրաքանչյուր ատոմին բնորոշ 4 քվանտային թվերի խիստ անհատական ​​հավաքածու են (W. Pauli-ի բացառման սկզբունքը), որը որոշվում է նրա VOC-ից (և ոչ CME-ի հավասարումներից):

Այդպիսինքվանտային թվերի հավաքածուն եզակիորեն որոշում է տարրի (դրա կոորդինատների) գտնվելու վայրը հեղինակի կողմից մշակված SK-PSA-ում:

6) Նման պարամետրերը պետք է համապատասխանեն մի շարք պահանջների.

Համապատասխանում է չեզոք ատոմի ֆիզիկական բնույթին (ըստ «Վիբրացիոն մոդելի»)

Պարզ եղեք

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

Հեշտ է չափել (չեզոք ատոմի սպեկտրից):

Այսպիսով, յուրաքանչյուր ատոմի համար հայտնի քվանտային թվերի նշանակությունը պետք է հստակեցվի ըստ նրանց ֆիզիկական բնույթի։

7) E. Schrödinger-ի KME հավասարման փոխարեն հեղինակն առաջարկում է օգտագործել քվանտային թվերի միացման հավասարումներ (Մախի հավասարումներ) (հեղինակը գտել է երկու նման հավասարումներ), որոնք PZM-ի մաթեմատիկական արտահայտությունն են՝ համարժեք նոր ձևակերպմանը։ Այս մասին ավելի մանրամասն՝ տպագրության պատրաստվող գրքում։

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

PZM-ի նոր ձևակերպում կարծես այսպես.

«Չեզոք ատոմների բնութագրերը պարբերաբար կախված են լարվածության մեծությունից (αZ) փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտ (EMF)՝ ստեղծված դրանց միջուկներից»։ Նման հակիրճ ձևակերպման հեղինակը եկել է 2006 թվականի նոյեմբերի 22-ին՝ մի շարք «երկարատև» ձևակերպումներից հետո։

Այն ցույց է տալիս, որ էլեկտրական լիցքի մեծության փոխարեն ( eZ), որը ներառում է տարրական էլեկտրական լիցք, օգտագործվում է լարման արժեքը ( αZ), 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 թվեր, դրանց ֆիզիկական բնույթը և այլն), բայց դեռ պետք է մի փոքր բացատրել պարբերական կախվածության բնույթը։ Արդեն հիմա կան նախադրյալներ քվանտային թվերի միացման համար հավասարումներ ստանալու համար. (n+ լ)- կանոններ ակադեմիկոս Վ.Մ. Կլեչկովսկին (1900–72) և (n- լ)- կանոն դխն, պրոֆ. Դ.Ն. Տրիֆոնովը, որոնք հեղինակն օգտագործել է SK-PSA-ի կառուցման համար: Նկատի ունենալով EMF փոփոխականը և մշտական ​​EMF-ը, որը տարածվում է (յուրաքանչյուր ատոմի համար որոշակի խորության վրա), կարող ենք ասել, որ այս քվանտային թվերի գումարը ներկայացնում է կանգնած EMF-ի ընդհանուր էներգիան, և տարբերությունը փոփոխության խորությունն է։ տատանումների պարամետր. Այսինքն՝ արդեն կան քվանտային թվերի փաթեթներ, որոնք ներկայացված են SK-PSA-ում (n+ լ)- ժամանակաշրջան (բոլորը զուգակցված են և կազմում են դիադաներ), և (n- լ)- հաջորդական ատոմների խմբեր - SC-PSA-ի հորիզոնական տողեր (մինչև 4 մեկ ժամանակահատվածում Z ≤ 120-ի սահմաններում), որոնք ներկայացնում են հաջորդականություն զ-, դ-, էջ-, ս- տարրեր. Այսինքն՝ մեկ քվանտային էներգիայի մակարդակում կարող են լինել մի քանի քվանտային վիճակներ։ Հետագա հաշվի առնելով կրկնակի կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքի առանձնահատկությունները, հնարավոր է դարձնում քվանտային թվերի միացման հավասարումներ (Մաչովի հավասարումներ):

Օրինակ՝ կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքի ընդհանուր էներգիան 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 նշանակությունը պարզաբանելու համար մենք օգտագործում ենք քվանտային թողարկողի էներգիայի բանաձևը (ընդհանուր ձևով) E = Eo (2k + 1), հետևաբար → = 2k

Կոնկրետ E-ի համար ունենք n + լ= Է o (2 + 1) → = n + լ , այսինքն՝ քվանտային թվերի գումարը (n+ լ) - սա կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքի ընդհանուր էներգիայի ավելացման հարաբերակցությունն է սկզբնական արժեքին, որը ֆիզիկական նշանակություն է տալիս ակադեմիկոս Վ.Մ.-ի վերոհիշյալ առաջին կանոնին. Կլեչկովսկին.

Կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքը պարամետրային ռեզոնանսի նյութական կրող է (հաստատուն ներքին էներգիայի դեպքում էներգիան էլեկտրականից մագնիսական և հետ է փոխանցվում հսկայական հաճախականությամբ): Այս դեպքում էլեկտրամագնիսական ալիքի E ընդհանուր էներգիայի էլեկտրական և մագնիսական բաղադրիչների միջին էներգիայի արժեքների տարբերությունը n - լ = Ե n - Է լ - պարամետրի փոփոխության մեծությունը նույնպես քվանտացված է:

Ե n - լ= E o (2 + 1) → = n - լ , դա վերաբերմունք է ֆիզիկական իմաստ է տալիս Դ.Ն.Տրիֆոնովի իշխանությանը և այստեղից պարզ է դառնում կանոնը n - լ ≥ 1, քանի որ հակառակ դեպքում չկա կայուն էլեկտրամագնիսական ուժ (չպետք է լինի բնորոշ շրջող ալիք n = լ, և դրա հետ կապված էներգիայի կորուստը): Դուք կարող եք ներկայացնել «պարամետրերի փոփոխության հարաբերական մեծության» հասկացությունը : = = λ

Քվանտացված են նաև կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքի ընդհանուր էներգիայի բաղադրիչների միջին արժեքները.

Ե n=Eo(2 n + 1) → = 2n

Ե լ=Eo(2 լ + 1) → = 2լ

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

Կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքների բարձր և մշտական ​​հաճախականությունն իր արտահայտությունն է գտնում պարբերական ֆունկցիաների միջոցով, մեր դեպքում՝ եռանկյունաչափական ֆունկցիաների հետ կապված։ Կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքների երկակիությունը ֆունկցիայի պարամետրային ճշգրտման մեջ է։ Կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքը որպես ներդաշնակ ալիք կարելի է նկարագրել ձևի սինուսոիդ հավասարումներով y = Ա մեղք (ω տ + φ ),

Հետո n տ = n cos α և լ տ = լ sin α (էլիպսի պարամետրային ճշգրտում):

Այստեղ nԵվ լ - քվանտային թվեր (անչափ ամբողջ թվեր), կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքի էլեկտրական և մագնիսական բաղադրիչների հարաբերական էներգիայի առավելագույն ամպլիտուդի ցուցիչները և n տԵվ լ տ- տատանվող մեծությունների ընթացիկ արժեքները (կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքների բաղադրիչներ) այս պահին, այսինքն. քանակները նույնպես անչափ են։*)

0 ≤ |n տ| ≤n 0 ≤ |լ տ | ≤ լ

Բացատրենք, որ դրանք ճիշտ երկուսն են կախվածություններ- կոսինուս և սինուսոիդ «Հիմնական միջավայր» միջերեսում ճառագայթման սկզբնական պահին առաջինն ունի առավելագույն ամպլիտուդ. n դեպի = n (հակառակ դեպքում ճառագայթում չկա), իսկ ամպլիտուդը տարբեր է. ես դեպի = 0 (այսինքն կա փուլային տեղաշարժ): Սկսելով տարածվել միջուկից՝ կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքի մի բաղադրիչն առաջացնում է մյուսը և հակառակը։ Հեղինակը ցանկանում է զգուշացնել հապճեպ եզրակացությունից, որ ի վեր ես դեպի = 0, ապա կանգուն էլեկտրամագնիսական ալիքի ընդհանուր էներգիայի մագնիսական բաղադրիչը նույնպես զրո է։ Դա այդպես չէ, պարզապես հիշեք քվանտային ներդաշնակ արտանետողի բանաձևը:

Էլիպսի այս հավասարումը + = 1 (կանոնական տեսքով, սովորական ներդաշնակ տատանումների միացման համար) քվանտային թվերի միացման հավասարումներից մեկն է։

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

Մեր գործի համար; .

Սա 1-ին քվանտային թվերի հարաբերակցության հավասարումն է (Մաչովի հավասարում):

Կամ միանգամայն հստակ .

Կարելի է տեսնել, որ հավասարումն արտացոլում է կանգնած էլեկտրամագնիսական ալիքի ընդհանուր էներգիայի կայունությունը: Այսպիսով, քվանտային թվերի վերը նշված փաթեթները ( n+l) - ժամանակաշրջանի համարը SK-PSA-ում, և ( n - լ)- սահմանում էԺամանակահատվածում ներառված հորիզոնական տողերի տեղակայման հաջորդականությունը իրենց տեղն են գտել կապի հավասարման մեջ, և ինքնին հավասարումը լավ արտացոլում է SC-PSA-ի կառուցվածքը:

Մնացած երկու քվանտային թվերի համար մենք ստացել ենք ևս մեկ՝ 2-րդ կապի հավասարում (ամբողջական հավաքածուից՝ համաձայն Վ. Պաուլիի բացառման սկզբունքի). մ լ Եվմ ս , բայց դրանց մասին չես կարող ասել մի քանի բառով և նույնիսկ «սպին» քվանտային թվի ֆիզիկական իմաստով. մ սՄենք դեռ պետք է դա պարզենք. տես այս մասին:

Սկիզբ (բնօրինակ տարրի հերթական համարը - Զ Մ) յուրաքանչյուր M-dyad-ի (SK-PSA պարբերաշրջանների զույգերը) կարելի է ձեռք բերել հեղինակի կողմից կատարված V.M-ի բանաձևի նույնական փոխակերպումից: Կլեչկովսկին համարի համար Զ լ տարր, որի վրա այս տվյալներով տարրը հայտնվում է առաջին անգամ իմաստը lmax

Զ Մ = Զ լ -1 = = ,

Հետո ժամըlmax = 0; 1; 2; 3; 4... մենք ունենք Զ Մ= 0; 4; 20; 56; 120..., այսինքն. Սրանք այսպես կոչված քառանիստ թվերն են, որոնք անուղղակիորեն կապված են դիադայի համար նախնական քվանտային էներգիայի որոշակի նվազագույն մակարդակների հետ (բոլոր տարածական մարմինների մեջ քառաեդրոնն ունի ֆիքսված ծավալի նվազագույն մակերեսը):

Հեղինակը մտադիր է ավելի մանրամասն ներկայացնել այս թեմայի և հրապարակման պատրաստվող աշխատություններում քվանտային թվերի միացման նշված երկու հավասարումները։

Հեղինակը չի հավակնում այս աշխատությամբ, բնականաբար, ստեղծել չեզոք ատոմների Պարբերական աղյուսակի և դրա մաթեմատիկական արտահայտության ամբողջական տեսությունը, այլ այն համարում է անհրաժեշտ և կարևոր փուլ այս ճանապարհին, և իր հնարավորությունների սահմաններում կնպաստի. հետագա առաջընթաց.

ՄԱՏԵՆԱԳՐՈՒԹՅՈՒՆ:

1. Կլեչկովսկի Վ.Մ. «Ատոմային էլեկտրոնների բաշխումը և հաջորդական լրացման կանոնը (n+ լ)- խմբեր», Մ., Ատոմիզդատ, 1968
2. Կլեչկովսկի Վ.Մ. «Պարբերական աղյուսակի որոշ տեսական խնդիրների մշակում Դ.Ի. Մենդելեև» (զեկուցում X Մենդելեևի կոնգրեսի սիմպոզիումում) Մ., Նաուկա, 1971, էջ 54-67։
3. Տրիֆոնով Դ.Ն. «Structure and borders of the periodic system», M., Atomizdat, 1976, 271 pp.
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) - SK-PSA (or New periodization of the Periodic System», RAE ամսագրում «Fundamental Research», 2007, No. 9, էջ 30-36 - ISSN 1812 -7339
6. Մախով Բ.Ֆ., Զեկույց «Զուգակցման դրսևորումը չեզոք ատոմների պարբերական աղյուսակում (SC-PSA)», «V-International»-ի նյութերում։ գիտաժողով «Բինիոլոգիա, համաչափություն և սիներգետիկա բնական գիտություններում», սեպտեմբեր. 2007թ., Տյումեն, Տյումենի նավթի և գազի պետական ​​համալսարան, 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 աղյուսակում», RAE ամսագրում «Fundamental Research», 2008, No. 3, p. 25-28
8. Մախով Բ.Ֆ., Հոդված «Մետաղների ֆիզիկական բնույթը ատոմի թրթռումային մոդելի լույսի ներքո», RAE ամսագրում «Fundamental Research», 2008, No. 3, p. 29-37 թթ
9. Landau L.D., Lifshits E.M. "Քվանտային մեխանիկա։ Ոչ հարաբերական տեսություն», Մ.: Նաուկա, 1974 (3-րդ խմբ.): էջ 293. և 1989 (4-րդ խմբ.): էջ 302
10. Մախով Բ.Ֆ., «Չեզոք ատոմի մոդելի և ատոմային ֆիզիկայի ճգնաժամից դուրս գալու ուղիների մասին» գիրքը (պատրաստված է հրապարակման):
11. Մախով Բ.Ֆ., «Եռաչափ SK-PSA» գիրք (պատրաստված է հրատարակության):
12. Բրոնշտեյն Ի.Ն., Սեմենդյաև Կ.Ա., Մաթեմատիկայի ձեռնարկ ինժեներների և քոլեջի ուսանողների համար: Մ.: Նաուկա, գլխավոր խմբագիր: FML, 1986 (13-րդ, ճիշտ), էջ 127
13. Հոդված/Article «Նուրբ կառուցվածքի հաստատուն», Ֆիզիկական հանրագիտարանային բառարան - FES, էջ 763

Մատենագիտական ​​հղում

Քիմիայի ձեր առաջին դասերից դուք օգտագործել եք Դ.Ի. Մենդելեևի աղյուսակը: Այն հստակ ցույց է տալիս, որ բոլոր քիմիական տարրերը, որոնք կազմում են մեզ շրջապատող աշխարհի նյութերը, փոխկապակցված են և ենթարկվում են ընդհանուր օրենքներին, այսինքն՝ ներկայացնում են մեկ ամբողջություն՝ քիմիական տարրերի համակարգ: Հետևաբար, ժամանակակից գիտության մեջ Դ.Ի. Մենդելեևի աղյուսակը կոչվում է Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակ:

Ինչու՞ «պարբերականը» պարզ է նաև ձեզ համար, քանի որ ատոմների, քիմիական տարրերի կողմից ձևավորված պարզ և բարդ նյութերի հատկությունների փոփոխությունների ընդհանուր օրինաչափությունները այս համակարգում կրկնվում են որոշակի ընդմիջումներով՝ ժամանակաշրջաններով: Աղյուսակ 1-ում ներկայացված այս օրինաչափություններից մի քանիսն արդեն հայտնի են ձեզ:

Այսպիսով, աշխարհում գոյություն ունեցող բոլոր քիմիական տարրերը բնության մեջ ենթակա են մեկ, օբյեկտիվորեն վավեր Պարբերական օրենքի, որի գրաֆիկական պատկերը Տարրերի պարբերական աղյուսակն է: Այս օրենքը և համակարգը կրում են ռուս մեծ քիմիկոս Դ.Ի.

Դ.Ի. Մենդելեևը հայտնաբերեց Պարբերական օրենքը՝ համեմատելով քիմիական տարրերի հատկությունները և հարաբերական ատոմային զանգվածները: Դա անելու համար Դ.Ի. Մենդելեևը քարտի վրա գրեց յուրաքանչյուր քիմիական տարրի համար՝ տարրի խորհրդանիշը, հարաբերական ատոմային զանգվածի արժեքը (Դ.Ի. Մենդելեևի ժամանակ այս արժեքը կոչվում էր ատոմային քաշ), բանաձևերն ու բնույթը բարձրագույն օքսիդ և հիդրօքսիդ: Նա դասավորեց 63 քիմիական տարրեր, որոնք հայտնի էին այդ ժամանակներում, մեկ շղթայի մեջ՝ իրենց հարաբերական ատոմային զանգվածների աճող կարգով (նկ. 1) և վերլուծեց տարրերի այս հավաքածուն՝ փորձելով գտնել որոշակի օրինաչափություններ դրանում։ Ինտենսիվ ստեղծագործական աշխատանքի արդյունքում նա հայտնաբերել է, որ այս շղթայում կան ինտերվալներ՝ ժամանակաշրջաններ, որոնցում տարրերի հատկությունները և նրանց կողմից ձևավորված նյութերը փոխվում են նույն ձևով (նկ. 2)։

Բրինձ. 1.
Տարրերի քարտերը դասավորված են իրենց հարաբերական ատոմային զանգվածների աճող կարգով

Բրինձ. 2.
Տարրերի քարտերը դասավորված են տարրերի և դրանց կողմից ձևավորված նյութերի հատկությունների պարբերական փոփոխությունների հերթականությամբ

Լաբորատոր փորձ թիվ 2
Դ.Ի.Մենդելեևի պարբերական աղյուսակի կառուցման մոդելավորում

Եկեք ևս մեկ անգամ թվարկենք, օգտագործելով ժամանակակից տերմինները, հատկությունների կանոնավոր փոփոխությունները, որոնք դրսևորվում են ժամանակաշրջաններում.

• մետաղական հատկությունները թուլանում են;
• ոչ մետաղական հատկությունները բարելավվում են.
• բարձրագույն օքսիդներում տարրերի օքսիդացման աստիճանը բարձրանում է +1-ից մինչև +8;
• ցնդող ջրածնային միացություններում տարրերի օքսիդացման աստիճանը բարձրանում է -4-ից մինչև -1;
• Հիմնականից ամֆոտերային օքսիդները փոխարինվում են թթվայիններով.
• ալկալիների հիդրօքսիդները ամֆոտերային հիդրօքսիդների միջոցով փոխարինվում են թթվածին պարունակող թթուներով:

Այս դիտարկումների հիման վրա Դ.Ի. Մենդելեևը 1869 թվականին եզրակացություն արեց.

Համակարգելով քիմիական տարրերը՝ հիմնվելով դրանց հարաբերական ատոմային զանգվածների վրա, Դ. Ի. Մենդելեևը նույնպես մեծ ուշադրություն է դարձրել տարրերի և դրանց կողմից ձևավորված նյութերի հատկություններին, նմանատիպ հատկություններով տարրերը բաշխելով ուղղահայաց սյուների՝ խմբերի մեջ։ Երբեմն, խախտելով իր նշած օրինաչափությունը, նա ավելի ծանր տարրեր էր դնում ավելի ցածր հարաբերական ատոմային զանգված ունեցող տարրերի դիմաց: Օրինակ՝ նա իր աղյուսակում նիկելից առաջ գրել է կոբալտ, յոդից առաջ՝ թելուր, իսկ երբ իներտ (ազնիվ) գազեր են հայտնաբերվել, արգոն՝ կալիումից առաջ։ Դ.Ի. Մենդելեևը դասավորության այս կարգը համարեց անհրաժեշտ, քանի որ հակառակ դեպքում այդ տարրերը կկազմեն իրենց հատկություններով տարբերվող տարրերի խմբեր: Այսպիսով, մասնավորապես, ալկալիական մետաղի կալիումը կհայտնվի իներտ գազերի խմբի մեջ, իսկ իներտ գազային արգոնը՝ ալկալիական մետաղների խմբին։

Դ.Ի. Մենդելեևը չկարողացավ բացատրել այս բացառությունները ընդհանուր կանոնից, ինչպես նաև տարրերի հատկությունների և դրանց կողմից ձևավորված նյութերի փոփոխությունների պարբերականության պատճառը: Այնուամենայնիվ, նա կանխատեսեց, որ այդ պատճառը ատոմի բարդ կառուցվածքի մեջ է: Դ.Ի. Մենդելեևի գիտական ​​ինտուիցիան էր, որ թույլ տվեց նրան կառուցել քիմիական տարրերի համակարգ ոչ թե դրանց հարաբերական ատոմային զանգվածների ավելացման կարգով, այլ իրենց ատոմային միջուկների լիցքերի ավելացման կարգով: Այն փաստը, որ տարրերի հատկությունները որոշվում են հենց նրանց ատոմային միջուկների լիցքերով, պերճախոս կերպով ցույց է տալիս իզոտոպների առկայությունը, որոնք դուք հանդիպեցիք անցյալ տարի (հիշեք, թե որոնք են դրանք, բերեք ձեզ հայտնի իզոտոպների օրինակներ):

Ատոմի կառուցվածքի մասին ժամանակակից պատկերացումներին համապատասխան՝ քիմիական տարրերի դասակարգման հիմքը նրանց ատոմային միջուկների լիցքերն են, իսկ Պարբերական օրենքի ժամանակակից ձևակերպումը հետևյալն է.

Տարրերի և դրանց միացությունների հատկությունների փոփոխության պարբերականությունը բացատրվում է դրանց ատոմների արտաքին էներգիայի մակարդակների կառուցվածքում պարբերական կրկնությամբ։ Դա էներգիայի մակարդակների քանակն է, դրանց վրա տեղակայված էլեկտրոնների ընդհանուր թիվը և արտաքին մակարդակի էլեկտրոնների քանակը, որոնք արտացոլում են Պարբերական համակարգում ընդունված սիմվոլիկան, այսինքն՝ բացահայտում են տարրի սերիական համարի ֆիզիկական նշանակությունը, կետը։ համարը և խմբի համարը (ինչից է այն բաղկացած):

Ատոմի կառուցվածքը հնարավորություն է տալիս բացատրել ժամանակաշրջաններում և խմբերում տարրերի մետաղական և ոչ մետաղական հատկությունների փոփոխությունների պատճառները։

Հետևաբար, Պարբերական օրենքը և Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական համակարգը ամփոփում են տեղեկատվությունը քիմիական տարրերի և նրանց կողմից ձևավորված նյութերի մասին և բացատրում դրանց հատկությունների փոփոխության պարբերականությունը և նույն խմբի տարրերի հատկությունների նմանության պատճառը:

Պարբերական օրենքի և Դ.Ի.-ի Պարբերական համակարգի այս երկու կարևորագույն իմաստները լրացվում են ևս մեկով, որը կանխատեսելու, այսինքն՝ հատկությունները նկարագրելու և նոր քիմիական տարրերի հայտնաբերման ուղիներն է: Արդեն Պարբերական աղյուսակի ստեղծման փուլում Դ.Ի. Իր ստեղծած աղյուսակում Դ.Ի. Մենդելեևը թողել է դատարկ բջիջներ այս տարրերի համար (նկ. 3):

Բրինձ. 3.
Դ.Ի.Մենդելեևի առաջարկած տարրերի պարբերական աղյուսակը

Պարբերական օրենքի կանխատեսող ուժի վառ օրինակներն էին տարրերի հետագա հայտնագործությունները. 1875 թվականին ֆրանսիացի Լեկոկ դե Բոյսբոդրանը հայտնաբերեց գալիումը, որը կանխատեսել էր Դ. Ի. Մենդելեևը հինգ տարի առաջ որպես «էկաալյումին» կոչվող տարր (eka - հաջորդը); 1879 թվականին շվեդ Լ. Նիլսոնը հայտնաբերեց «եկաբորը», ըստ Դ. Ի. Մենդելեևի. 1886 թվականին գերմանացի Կ. Վինքլերի կողմից՝ «էկազիլիկոն» ըստ Դ. Ի. Մենդելեևի (որոշեք այս տարրերի ժամանակակից անվանումները Դ. Ի. Մենդելեևի աղյուսակից): Թե որքանով էր ճշգրիտ Դ.Ի. Մենդելեևը իր կանխատեսումների մեջ, ցույց են տալիս աղյուսակ 2-ի տվյալները:

աղյուսակ 2
Գերմանիումի կանխատեսված և փորձնականորեն հայտնաբերված հատկությունները

Գիտնականները, ովքեր հայտնաբերել են նոր տարրեր, բարձր են գնահատել ռուս գիտնականի հայտնագործությունը. Դա, իհարկե, ավելին է, քան համարձակ տեսության պարզ հաստատումը. այն նշանավորում է տեսողության քիմիական դաշտի ակնառու ընդլայնումը, հսկա քայլը գիտելիքի ոլորտում» (Կ. Վինկլեր):

Ամերիկացի գիտնականները, ովքեր հայտնաբերեցին թիվ 101 տարրը, նրան տվեցին «մենդելևիում» անունը՝ ի նշան մեծ ռուս քիմիկոս Դմիտրի Մենդելեևի, ով առաջինն էր օգտագործել Տարրերի պարբերական աղյուսակը՝ այն ժամանակ չբացահայտված տարրերի հատկությունները կանխատեսելու համար:

Դուք հանդիպել եք 8-րդ դասարանում և այս տարի կօգտագործեք պարբերական աղյուսակի ձևը, որը կոչվում է կարճ ժամանակահատվածի ձև: Այնուամենայնիվ, մասնագիտացված դասարաններում և բարձրագույն կրթության մեջ հիմնականում օգտագործվում է այլ ձև՝ երկարաժամկետ տարբերակը: Համեմատեք դրանք։ Ի՞նչն է նույնը և ինչն է տարբեր Պարբերական աղյուսակի այս երկու ձևերի մեջ:

Նոր բառեր և հասկացություններ

1. Դ.Ի.Մենդելեևի պարբերական օրենքը.
2. Դ.Ի. Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը Պարբերական օրենքի գրաֆիկական ներկայացում է:
3. Տարրի համարի, ժամանակաշրջանի և խմբի համարի ֆիզիկական նշանակությունը:
4. Տարրերի հատկությունների փոփոխությունների օրինաչափությունները ժամանակաշրջաններում և խմբերում:
5. Դ. Ի. Մենդելեևի «Պարբերական օրենքի և քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակի» իմաստը:

Անկախ աշխատանքի առաջադրանքներ

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:
2. Անվանե՛ք քիմիական տարրը, որի ատոմում էլեկտրոնները դասավորված են մակարդակներում՝ ըստ թվերի շարքի՝ 2, 5. Ի՞նչ պարզ նյութ է առաջանում այս տարրը։ Ո՞րն է նրա ջրածնի միացության բանաձևը և ինչպե՞ս է այն կոչվում: Ո՞րն է այս տարրի ամենաբարձր օքսիդի բանաձևը, ո՞րն է նրա բնութագիրը: Գրե՛ք այս օքսիդի հատկությունները բնութագրող ռեակցիայի հավասարումները։
3. Բերիլիումը նախկինում դասակարգվում էր որպես III խմբի տարր, և նրա հարաբերական ատոմային զանգվածը համարվում էր 13,5։ Ինչո՞ւ Դ.Ի. Մենդելեևը տեղափոխեց այն II խումբ և ուղղեց բերիլիումի ատոմային զանգվածը 13,5-ից մինչև 9:
4. Գրե՛ք քիմիական տարրի կողմից ձևավորված պարզ նյութի ռեակցիայի հավասարումները, որի ատոմում էլեկտրոնները բաշխված են էներգիայի մակարդակների միջև՝ ըստ մի շարք թվերի՝ 2, 8, 8, 2 և թիվ 7 և տարրերից առաջացած պարզ նյութերի։ Պարբերական աղյուսակի թիվ 8. Ի՞նչ տեսակի քիմիական կապ կա ռեակցիայի արտադրանքներում: Ի՞նչ բյուրեղային կառուցվածք ունեն սկզբնական պարզ նյութերը և դրանց փոխազդեցության արտադրանքները:
5. Մետաղական հատկությունների մեծացման հերթականությամբ դասավորե՛ք հետևյալ տարրերը՝ As, Sb, N, P, Bi. Ստացված շարքը հիմնավորե՛ք՝ հիմնվելով այս տարրերի ատոմների կառուցվածքի վրա:
6. Ոչ մետաղական հատկությունների մեծացման հերթականությամբ դասավորե՛ք հետևյալ տարրերը՝ Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na: Ստացված շարքը հիմնավորե՛ք՝ հիմնվելով այս տարրերի ատոմների կառուցվածքի վրա:
7. Թթվային հատկությունների թուլացման կարգով դասավորե՛ք այն օքսիդները, որոնց բանաձևերն են՝ SiO 2, P 2 O 5, Al 2 O 3, Na 2 O, MgO, Cl 2 O 7։ Արդարացնել ստացված շարքը: Գրե՛ք այդ օքսիդներին համապատասխան հիդրօքսիդների բանաձևերը։ Ինչպե՞ս է փոխվում նրանց թթվային բնույթը ձեր առաջարկած սերիալում:
8. Գրի՛ր բորի, բերիլիումի և լիթիումի օքսիդների բանաձևերը և դասավորի՛ր դրանք ըստ հիմնական հատկությունների աճման կարգի։ Գրե՛ք այդ օքսիդներին համապատասխան հիդրօքսիդների բանաձևերը: Ո՞րն է դրանց քիմիական բնույթը:
9. Ի՞նչ են իզոտոպները: Ինչպե՞ս է իզոտոպների հայտնաբերումը նպաստել Պարբերական օրենքի զարգացմանը:
10. Ինչո՞ւ են Դ.Ի.-ի Պարբերական աղյուսակում 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 դրանց կազմած նյութերի հատկությունները:
11. Տրե՛ք Պարբերական օրենքի երեք ձևակերպումներ, որոնցում քիմիական տարրերի համակարգման համար հիմք են ընդունվում հարաբերական ատոմային զանգվածը, ատոմի միջուկի լիցքը և ատոմի էլեկտրոնային թաղանթում արտաքին էներգիայի մակարդակների կառուցվածքը:

Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական օրենքը, դրա ժամանակակից ձևակերպումը. Ո՞րն է դրա տարբերությունը Դ.Ի. Բացատրեք, թե ինչով է պայմանավորված օրենքի ձևակերպման այս փոփոխությունը։ Ո՞րն է Պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստը: Բացատրե՛ք քիմիական տարրերի հատկությունների պարբերական փոփոխությունների պատճառը: Ինչպե՞ս եք հասկանում պարբերականության երեւույթը։

Պարբերական օրենքը ձևակերպվել է Դ.Ի. Մենդելեևի կողմից հետևյալ ձևով (1871). կախված նրանց ատոմային քաշից»:

Ներկայումս Դ. Ի. Մենդելեևի Պարբերական օրենքն ունի հետևյալ ձևակերպումը. «Քիմիական տարրերի հատկությունները, ինչպես նաև պարզ նյութերի և միացությունների ձևերն ու հատկությունները, որոնք նրանք ձևավորում են, պարբերաբար կախված են նրանց ատոմների միջուկների լիցքերի մեծությունից: »

Այլ հիմնարար օրենքների շարքում Պարբերական օրենքի առանձնահատկությունն այն է, որ այն չունի արտահայտություն մաթեմատիկական հավասարման տեսքով։ Օրենքի գրաֆիկական (աղյուսակային) արտահայտությունը Մենդելեևի մշակած Տարրերի պարբերական աղյուսակն է։

Պարբերական օրենքը համընդհանուր է Տիեզերքի համար. ինչպես հայտնի ռուս քիմիկոս Ն.Դ. Զելինսկին փոխաբերականորեն նշեց, պարբերական օրենքը «տիեզերքի բոլոր ատոմների փոխադարձ կապի բացահայտումն էր»։

Իր ներկայիս վիճակում տարրերի պարբերական աղյուսակը բաղկացած է 10 հորիզոնական տողերից (ժամանակահատվածներից) և 8 ուղղահայաց սյունակներից (խմբերից): Առաջին երեք շարքերը կազմում են երեք փոքր շրջաններ: Հետագա ժամանակաշրջանները ներառում են երկու տող: Բացի այդ, վեցերորդից սկսած՝ ժամանակաշրջանները ներառում են լանտանիդների (վեցերորդ շրջան) և ակտինիդների (յոթերորդ շրջան) լրացուցիչ շարքեր։

Ժամանակահատվածում նկատվում է մետաղական հատկությունների թուլացում և ոչ մետաղական հատկությունների աճ։ Ժամանակաշրջանի վերջնական տարրը ազնիվ գազն է։ Յուրաքանչյուր հաջորդ ժամանակաշրջան սկսվում է ալկալիական մետաղից, այսինքն, քանի որ տարրերի ատոմային զանգվածը մեծանում է, քիմիական հատկությունների փոփոխությունը պարբերական բնույթ է կրում:

Ատոմային ֆիզիկայի և քվանտային քիմիայի զարգացման հետ մեկտեղ Պարբերական օրենքը ստացավ տեսական խիստ հիմնավորում։ Ջ.Ռիդբերգի (1897թ.), Ա.Վան դեն Բրուկի (1911թ.), Գ.Մոզելիի (1913թ.) դասական ստեղծագործությունների շնորհիվ բացահայտվել է տարրի սերիական (ատոմային) թվի ֆիզիկական նշանակությունը։ Հետագայում ստեղծվեց քվանտային մեխանիկական մոդել՝ քիմիական տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի պարբերական փոփոխության համար, քանի որ դրանց միջուկների լիցքերը մեծանում են (Ն. Բոր, Վ. Պաուլի, Է. Շրյոդինգեր, Վ. Հայզենբերգ և այլն)։

Քիմիական տարրերի պարբերական հատկությունները

Սկզբունքորեն, քիմիական տարրի հատկությունները միավորում են բոլոր, առանց բացառության, նրա բոլոր բնութագրերը ազատ ատոմների կամ իոնների, հիդրատացված կամ լուծված վիճակում, պարզ նյութի վիճակում, ինչպես նաև դրա բազմաթիվ միացությունների ձևերն ու հատկությունները։ ձևերը. Բայց սովորաբար քիմիական տարրի հատկությունները նշանակում են, առաջին հերթին, նրա ազատ ատոմների հատկությունները և, երկրորդ, պարզ նյութի հատկությունները: Այս հատկությունների մեծ մասը ցուցադրում է հստակ պարբերական կախվածություն քիմիական տարրերի ատոմային թվերից: Այս հատկություններից ամենակարևորը և առանձնահատուկ կարևորությունը տարրերի և դրանց ձևավորված միացությունների քիմիական վարքը բացատրելու կամ կանխատեսելու համար են.

Ատոմների իոնացման էներգիա;

Ատոմների էլեկտրոնների մերձեցման էներգիա;

Էլեկտրոնեգատիվություն;

Ատոմային (և իոնային) շառավիղներ;

Պարզ նյութերի ատոմացման էներգիա

Օքսիդացման վիճակներ;

Պարզ նյութերի օքսիդացման ներուժը.

Պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստն այն է, որ տարրերի հատկությունների պարբերական փոփոխությունը լիովին համապատասխանում է ատոմների նմանատիպ էլեկտրոնային կառուցվածքներին, որոնք պարբերաբար թարմացվում են էներգիայի ավելի բարձր մակարդակներում: Դրանց կանոնավոր փոփոխությամբ ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները բնականաբար փոխվում են։

Պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստը պարզ դարձավ ատոմային կառուցվածքի տեսության ստեղծումից հետո։

Այսպիսով, պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստն այն է, որ տարրերի հատկությունների պարբերական փոփոխությունը լիովին համապատասխանում է ատոմների նմանատիպ էլեկտրոնային կառուցվածքներին, որոնք պարբերաբար թարմացվում են էներգիայի ավելի բարձր մակարդակներում: Դրանց կանոնավոր փոփոխությամբ տարերքի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները բնականաբար փոխվում են։

Ո՞րն է պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստը:

Այս եզրակացությունները բացահայտում են Դ.Ի.

Հետևում է, որ Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստը բաղկացած է նմանատիպ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների պարբերական կրկնությունից՝ հիմնական քվանտային թվի ավելացմամբ և տարրերի միավորմամբ՝ ըստ դրանց էլեկտրոնային կառուցվածքի հարևանության:

Ատոմային կառուցվածքի տեսությունը ցույց է տվել, որ պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստն այն է, որ միջուկային լիցքերի հաջորդական աճի դեպքում ատոմների նմանատիպ վալենտային էլեկտրոնային կառուցվածքները պարբերաբար կրկնվում են։

Վերոհիշյալ բոլորից պարզ է դառնում, որ ատոմային կառուցվածքի տեսությունը բացահայտեց Դ.Ի.

Ատոմային զանգվածը միջուկի լիցքով փոխարինելը առաջին քայլն էր պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստի բացահայտման գործում: Ավելին, կարևոր էր պարզել պարբերականության առաջացման պատճառները, հատկությունների կախվածության պարբերական ֆունկցիայի բնույթը: միջուկի լիցքի վրա բացատրել ժամանակաշրջանների արժեքները, հազվագյուտ հողային տարրերի քանակը և այլն։

Անալոգային տարրերի համար նույն թվով էլեկտրոններ դիտվում են նույնանուն թաղանթներում՝ հիմնական քվանտային թվի տարբեր արժեքներով: Հետևաբար, Պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստը կայանում է նրանում, որ տարրերի հատկությունների պարբերական փոփոխությունը տեղի է ունենում ատոմների պարբերաբար թարմացվող նմանատիպ էլեկտրոնային թաղանթների արդյունքում՝ հիմնական քվանտային թվի արժեքների հետևողական աճով:

Անալոգային տարրերի համար նույն թվով էլեկտրոններ են դիտվում նույնանուն ուղեծրերում՝ հիմնական քվանտային թվի տարբեր արժեքներով: Հետևաբար, Պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստը կայանում է նրանում, որ տարրերի հատկությունների պարբերական փոփոխությունը տեղի է ունենում ատոմների պարբերաբար թարմացվող նմանատիպ էլեկտրոնային թաղանթների արդյունքում՝ հիմնական քվանտային թվի արժեքների հետևողական աճով:

Այսպիսով, ատոմային միջուկների լիցքերի հետևողական աճով, էլեկտրոնային թաղանթների կոնֆիգուրացիան պարբերաբար կրկնվում է և, որպես հետևանք, տարրերի քիմիական հատկությունները պարբերաբար կրկնվում են: Սա է պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստը։

Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական օրենքը ժամանակակից քիմիայի հիմքն է: Ատոմների կառուցվածքի ուսումնասիրությունը բացահայտում է պարբերական օրենքի ֆիզիկական նշանակությունը և բացատրում է տարրերի հատկությունների փոփոխության օրինաչափությունները պարբերական համակարգի ժամանակաշրջաններում և խմբերում։ Քիմիական կապի առաջացման պատճառները հասկանալու համար անհրաժեշտ է ատոմների կառուցվածքի իմացությունը։ Մոլեկուլներում քիմիական կապի բնույթը որոշում է նյութերի հատկությունները: Ուստի այս բաժինը ընդհանուր քիմիայի ամենակարեւոր բաժիններից մեկն է։

բնական պատմության պարբերական էկոհամակարգ

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, 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 պարբերաբար կախված են դրանց ատոմային քաշից»:

Պարբերական օրենքի Մենդելեևի ձևակերպումը գիտության մեջ գոյություն է ունեցել 40 տարուց մի փոքր ավելի: 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 աղյուսակի համապատասխան տարրի սերիական համարին, իսկ ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների և ենթափեղկերի 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 պարբերաբար կախված են ատոմային 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, Մենդելեևն ինքը և այլ գիտնականներ փորձեր են արել գտնել Քիմիական տարրերի պարբերական օրենքի մաթեմատիկական հավասարումը. Այս փորձերը հաջողությամբ պսակվեցին միայն ատոմային 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 և, հետևաբար, քվանտային մեխանիկայի հիմնական հավասարումը, այսպես ասած, պարբերական օրենքի քանակական արտահայտություններից է:
Կամ, օրինակ, մեկ այլ հավասարում. Z„, = „+,Z - - (21 + 1)2 - >n,(2t + 1) +
1
+ m„որտեղ «+,Z = - (n + 1+ 1)» +
+(+1+ 1. 2k(p+O 1
2 2 6
Չնայած իր ծավալունությանը, դա այնքան էլ դժվար չէ: u, 1, t 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 ատոմային թիվ) էլեկտրոն է հայտնվում ատոմում, որի վիճակը նկարագրվում է չորս քվանտային թվերի տրված համադրությամբ։ Փոխարինելով u, 1, m և m-ի 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, իրենց հերթին, պարզ սխեմա է ստացվում Z-ի մեծացման հետ մեկտեղ ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների կառուցման համար։ Փորձեք ինքներդ լուծել այս հավասարումը պարբերական աղյուսակի բոլոր տարրերի համար (ինչպես են u, 1; m և m արժեքները կապված միմյանց հետ Atom հոդվածում կիմանաք):

Պարբերական օրենքը համընդհանուր օրենք է ողջ Տիեզերքի համար. Այն ուժ ունի, որտեղ էլ 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 լցոնումը պարբերական է։ Հայտնի են նույնիսկ ատոմային միջուկների պարբերական համակարգ կառուցելու փորձեր։