Periodiek recht en het periodiek systeem van chemische elementen van D. Mendelejev

Eerste optie Periodiek Systeem der Elementen werd in 1869 gepubliceerd door Dmitri Ivanovitsj Mendelejev en heette ‘Ervaring van een systeem van elementen’.

DI. Mendelejev rangschikte de 63 toen bekende elementen in volgorde van toenemende atoommassa en verkreeg een natuurlijke reeks chemische elementen, waarin hij de periodieke herhaalbaarheid van chemische eigenschappen ontdekte. Deze reeks chemische elementen staat nu bekend als de Periodieke Wet (formulering door D.I. Mendelejev):

De eigenschappen van eenvoudige lichamen, evenals de vormen en eigenschappen van verbindingen van elementen, zijn periodiek afhankelijk van de atoomgewichten van de elementen.

De huidige formulering van de wet is:

De eigenschappen van chemische elementen, eenvoudige stoffen, evenals de samenstelling en eigenschappen van verbindingen zijn periodiek afhankelijk van de waarden van de ladingen van atoomkernen.

Grafische weergave periodieke wet is het periodiek systeem.

De cel van elk element geeft de belangrijkste kenmerken aan.

periodiek systeem bevat groepen en periodes.

Groep- een kolom van het periodiek systeem waarin chemische elementen zich bevinden die chemisch vergelijkbaar zijn vanwege identieke elektronische configuraties van de valentielaag.

Periodiek systeem D.I. Mendelejev bevat acht groepen elementen. Elke groep bestaat uit twee subgroepen: hoofd (a) en secundair (b). De hoofdsubgroep bevat S- En P- elementen, in de secundaire - D- elementen.

Groepsnamen:

I-a Alkalimetalen.

II-a Aardalkalimetalen.

V-a Pnictogenen.

VI-a Chalcogenen.

VII-a Halogenen.

VIII-a Edel (inerte) gassen.

Periode is een reeks elementen, geschreven als een reeks, gerangschikt in volgorde van toenemende ladingen van hun kernen. Het periodenummer komt overeen met het aantal elektronische niveaus in het atoom.

De periode begint met een alkalimetaal (of waterstof) en eindigt met een edelgas.

Modern periodiek systeem van chemische elementen van Mendelejev.

Makhov B.F.

In verband met de ontwikkeling door de auteur van het “Vibrational Model of the Neutral Atom” met de opname van de “wereldether”, waarin de concepten van “permanente positieve lading van de atoomkern” en “Coulomb-veld” overbodig worden, de vraag rijst naar een nieuwe formulering van het Periodiek Wetboek. Deze formulering wordt voorgesteld in dit artikel, waarin ook het probleem van de wiskundige uitdrukking van de Periodieke Wet wordt behandeld. In het artikel gebruikt de auteur zijn eigen versie van het “Symmetric Quantum Periodic System of Neutral Atoms (SQ-PSA)”, dat geschikt is voor het Vibrational Model.

Het beweegt steeds meer van ons weg 1869 - het tijdstip van de eerste formulering van de Periodieke Wet door D.I. Mendelejev (PZM) en zijn ontwikkeling van het Periodiek Systeem der Elementen (PSE-M), waarin het atoomgewicht van een element, een toen toegankelijk en min of meer begrijpelijk kenmerk, als belangrijkste ordeningscriterium werd genomen. Maar zelfs Dmitri Ivanovitsj zelf zei dat “we de redenen voor de periodiciteit niet kennen.” Op dat moment waren er slechts 63 elementen bekend, en er was weinig bekend over hun eigenschappen (meestal chemisch) en niet altijd nauwkeurig.

Het probleem van de systematisering van elementen had zich echter al gemeld en vereiste een oplossing. De briljante intuïtie van Mendelejev stelde hem in staat de taak met succes (op het toenmalige kennisniveau) aan te pakken. Zijn formulering van de PZM (oktober 1971): “...de eigenschappen van de elementen, en dus de eigenschappen van de eenvoudige en complexe lichamen die ze vormen, zijn periodiek afhankelijk van hun atoomgewicht.”

Dmitri Ivanovitsj rangschikte alle elementen in een reeks (Mendelejev-reeks) in toenemend atoomgewicht, waarbij hij echter ook afwijkingen toestond voor bekende paren elementen (op basis van chemische eigenschappen), d.w.z. in feite is er niet alleen een afhankelijkheid van het atoomgewicht.

Het werd wetenschappers duidelijk dat bij het overstappen van het ene element in PSE-M naar het volgende een bepaald kenmerk van het element stapsgewijs met dezelfde hoeveelheid toeneemt. Deze waarde is Z kreeg de naam serienummer (voornamelijk onder scheikundigen) of atoomnummer (onder natuurkundigen). Het bleek dat het atoomgewicht zelf op een bepaalde manier afhangt Z. Daarom werd het serienummer Z aangenomen als het belangrijkste bestelcriterium, dat dienovereenkomstig werd opgenomen in de tweede formulering van de PZM in plaats van het atoomgewicht.

De tijd verstreek en er verschenen nieuwe mogelijkheden voor systematisering. Dit zijn in de eerste plaats vorderingen in de studie van optische lijnspectra (LOS) van neutrale atomen en karakteristieke röntgenstraling (CHR). Het bleek dat elk element een uniek spectrum heeft en op basis daarvan zijn een aantal nieuwe elementen ontdekt. Om de spectra te beschrijven, werden kwantumgetallen, spectrale termen, het uitsluitingsprincipe van W. Pauli, de wet van G. Moseley, enz. voorgesteld. De studie van atomen culmineerde in de creatie van de eerste modellen van het atoom (MOA), na de dood van D.I.

De wet van Moseley, die de frequentie van karakteristieke röntgenstraling relateerde aan het serienummer Z, heeft bijzonder grote bijdragen geleverd aan de wetenschap. Hij bevestigde de juistheid van de Mendelejev-reeks en liet ons de cijfers van de resterende onontdekte elementen aangeven. Maar geef dan, geleid door goede bedoelingen, een serienummer Z natuurkundige betekenis kwamen natuurkundigen op het kennisniveau van het begin van de 19e eeuw (de eerste modellen van het atoom) overhaast tot de conclusie dat het niets anders kan zijn dan een constante positieve elektrische lading van de atoomkern (het aantal elementaire elektrische kosten - eZ).

Als gevolg hiervan kwamen wetenschappers tot de conclusie dat een verfijnde tweede formulering van de PZM nodig was, waarbij de constante positieve elektrische lading van de kern van het atoom van een element werd aangenomen als het belangrijkste criterium voor systematisering.

Maar helaas werden aan het begin van de twintigste eeuw de eerste modellen van het atoom te mechanistisch gepresenteerd (planetaire nucleaire modellen), en werd de elektrische neutraliteit van het atoom als geheel weergegeven door de positieve lading van de kern en de bijbehorende aantal negatieve elementaire deeltjes - elektronen, d.w.z. ook op het niveau van de primitieve kennis van die tijd over elektriciteit. Als gevolg hiervan werd het concept van een constant Coulomb-elektrisch veld gebruikt, dat elektronen aantrok die rond de kern roteerden, enz. En God verhoede dat er een elektron op de kern valt!

Ontdekking van het golfkarakter van het elektron en veel problemen met het geaccepteerde model van het atoom leidde tot de overgang naar het ‘kwantummechanische model van het atoom’. De kwantummechanica (QME) wordt geprezen als de grootste prestatie van de 20e eeuw. Maar na verloop van tijd zakte het enthousiasme weg. De reden is de wankele basis waarop de CME is gebouwd, gebaseerd op de Schrödingervergelijking, die “ beschrijft elektronenbeweging.” Allereerst is de benadering zelf onjuist: in plaats van de evenwichtskwantumtoestand van een neutraal atoom als geheel te beschouwen (op macroniveau, in de taal van de synergetica), beschouwt CME de beweging van het elektron (d.w.z. ze werken op een te gedetailleerd microniveau). Stel je voor dat ze voor het geval van een ideaal gas, in plaats van het op macroniveau te beschouwen met tijdconstante parameters van de toestand van het gas (druk, temperatuur, volume), plotseling bewegingsvergelijkingen begonnen te schrijven voor elk van de miljarden. van atomen en moleculen van het gas, luid kreunen tegelijkertijd over de moeilijkheid van de taak en de onvoldoende kracht van moderne computers. Terwijl op macroniveau het hele plaatje eenvoudig en elegant kan worden beschreven met behulp van de vergelijking voor het verbinden van de parameters van de toestand van een gas: de Clapeyron-Mendelejev-vergelijking. [FES, M, SE, 1984, p.288]

Iets soortgelijks in termen van complexiteit biedt de CME ons in de persoon van zijn grondleggers, vooral voor het geval van atomen met grote atoomnummers. Academicus Lev Landau (1908-68), zelf een van de pijlers van CME, schreef echter al: “Een atoom met meer dan één elektron is een complex systeem van elektronen die met elkaar interageren. Voor een dergelijk systeem kan men strikt genomen alleen de toestanden van het systeem als geheel beschouwen.” Hetzelfde idee wordt gevonden in de werken van spectroscopist-fysicus Acad. Academie van Wetenschappen van de BSSR Elyashevich M.A. (1908-1995).

Laten we echter terugkeren naar de beschouwing van de formuleringen van de Periodieke Wet. De moderne (verfijnde 2e) formulering van de PZM klinkt als volgt:

“De eigenschappen van elementen zijn periodiek afhankelijk van de lading van hun atoomkernen.” Kernlading eZ = atoomnummer (rangtelwoord) van het element in het systeem vermenigvuldigd met de elementaire elektrische lading (dat wil zeggen Z is numeriek gelijk aan het aantal elementaire elektrische ladingen).

Waarom is een nieuwe, derde formulering van de PZM nodig?

1) Uit de tweede formulering is het niet erg duidelijk over welke eigenschappen we het hebben - als ze chemisch zijn, dan zijn ze niet direct gerelateerd aan de elementen (neutrale atomen). Wanneer neutrale atomen op elkaar inwerken, overlappen hun EMF-variabelen elkaar, en als gevolg daarvan oefenen ze een zekere mate van excitatie op elkaar uit. Om een ​​chemische binding te beschrijven, moet je bovendien weten wat met wat wordt gecombineerd (samenstelling en structuur van de stof) en onder welke specifieke fysieke omstandigheden (CFU), enz.

2) Volgens het door de auteur ontwikkelde “oscillerende model” heeft de kern van een neutraal atoom noch een constante elektrische lading, noch een constant Coulomb-veld dat daardoor wordt gecreëerd (in plaats daarvan - een pulserende kern, een wisselend elektromagnetisch veld - EMF, staande EMF , parametrische resonantie, hoge kwaliteitsfactor van oscillaties, duurzaamheidsatoom). Zie FI, 2008, nr. 3, p.25

3) Dat wil zeggen, er is geen duidelijke definitie van argument of functie. Ook over de aard van de periodieke afhankelijkheid bestaat geen zekerheid. PZM is nutteloos zonder tegelijkertijd de tabel van het periodiek systeem zelf in ogenschouw te nemen, dus wordt het vaak helemaal niet vermeld in leerboeken in de bestaande formulering ("vicieuze cirkel"). Het is geen toeval dat we nog steeds geen volledige theorie van het periodiek systeem en de meest wiskundige uitdrukking van de PZM hebben.

4) Nu is het mogelijk om fundamenteel nieuwe mogelijkheden te benutten voor een correctere formulering van de Periodieke Wet en de afleiding van de wiskundige uitdrukking ervan, die geven“Trillingsmodel van een neutraal atoom” (gekoppelde trillingen van de kern en zijn omgeving) en “Symmetrisch Quantum Periodiek Systeem van Neutrale Atomen (SQ-PSA)”, ontwikkeld en gepubliceerd door de auteur.

5) Volgens de synergetische benadering kan de evenwichtskwantumtoestand van het atoom als geheel (macroscopische benadering) worden beschreven door verschillende tijdsonafhankelijke parameters. De auteur laat zien dat ze een strikt individuele reeks van vier kwantumgetallen zijn die inherent zijn aan elk atoom (W. Pauli-uitsluitingsprincipe), bepaald op basis van de VOC (en niet op basis van de CME-vergelijkingen).

Zo een een reeks kwantumgetallen bepaalt op unieke wijze de locatie van een element (de coördinaten ervan) in de door de auteur ontwikkelde SK-PSA.

6) Dergelijke parameters moeten aan een aantal eisen voldoen:

Komt overeen met de fysieke aard van het neutrale atoom (volgens het “Trillingsmodel”)

Wees duidelijk

Wees integer (wat voortvloeit uit de essentie van nucleaire straling)

Eenvoudig te meten (uit neutrale atoomspectra).

De betekenis van de kwantumgetallen die voor elk atoom bekend zijn, moet dus worden verduidelijkt op basis van hun fysieke aard.

7) In plaats van de KME-vergelijking van E. Schrödinger stelt de auteur voor om kwantumgetal-verbindingsvergelijkingen te gebruiken (de vergelijkingen van Mach) (de auteur vond twee van dergelijke vergelijkingen), die de wiskundige uitdrukking zijn van de PZM, passend bij de nieuwe formulering. Meer hierover in het boek dat in voorbereiding is voor publicatie.

8) In het licht van het “Trillingsmodel van het Neutrale Atoom” en het nieuwe concept van de variabele EMF van de kern, is voor een nieuwe formulering van de Periodieke Wet, in plaats van de elementaire elektrische lading, een andere fysieke grootheid nodig, samen met het serienummer Z, dat de sterkte van de elektromagnetische interactie karakteriseert (stapsgewijs veranderend met toenemende Z) en uniek bepaald op basis van het spectrum van neutrale atomen. En er is zo'n waarde - dit is de fijne structuurconstante (α) [FES-763], die meestal wordt gebruikt bij het zoeken naar de "bovengrens van het periodiek systeem".

Nieuwe formulering van PZM ziet er zo uit:

“De kenmerken van neutrale atomen zijn periodiek afhankelijk van de grootte van de spanning (αZ) wisselend elektromagnetisch veld (EMF) gecreëerd door hun kernen.” De auteur kwam op 22 november 2006 tot een dergelijke korte formulering, na een aantal ‘lange’ formuleringen.

Het laat zien dat in plaats van de grootte van de elektrische lading ( eZ), dat een elementaire elektrische lading omvat, wordt de spanningswaarde gebruikt ( αZ), inclusief α - fijne structuurconstante, die “in de kwantumelektrodynamica wordt beschouwd als een natuurlijke parameter die de “sterkte” van elektromagnetische interactie karakteriseert” [FES, p.

We hebben het al gehad over de kenmerken van neutrale atomen (kwantumgetallen, hun fysieke aard, enz.), maar we moeten nog iets uitleggen over de aard van de periodieke afhankelijkheid. Er zijn nu al voorwaarden voor het afleiden van vergelijkingen voor de verbinding van kwantumgetallen - deze zijn er (N+ l)- regels van academicus V.M. Kletsjkovski (1900-72) en (N- l)- regel dkhn, prof. D.N. Trifonov, die door de auteur werden gebruikt om de SK-PSA te construeren. Als we de variabele EMF in gedachten houden en de staande EMF die zich voortplant (tot een specifieke diepte voor elk atoom), kunnen we zeggen dat de som van deze kwantumgetallen de totale energie van de staande EMF vertegenwoordigt, en het verschil is de diepte van de verandering in de oscillatieparameter. Dat wil zeggen, er zijn al bundels kwantumgetallen die in SK-PSA worden weergegeven (N+ l)- periode (ze zijn allemaal gepaard en vormen tweetallen), en (N- l)- groepen opeenvolgende atomen - horizontale rijen SC-PSA (maximaal 4 per periode binnen Z ≤ 120), die sequenties vertegenwoordigen F-, D-, P-, S- elementen. Dat wil zeggen dat er op één kwantumenergieniveau verschillende kwantumtoestanden kunnen zijn. Door verder rekening te houden met de kenmerken van een dubbele staande elektromagnetische golf is het mogelijk vergelijkingen af ​​te leiden voor de verbinding van kwantumgetallen (Machov-vergelijkingen).

Voorbeeld: Totale energie van een staande elektromagnetische golf E N + l = E N + E l = const, waar E N en E l - gemiddelde waarden van de energie van de elektrische en magnetische componenten van zijn onderdelen.

Om de fysieke betekenis van kwantumgetallen te verduidelijken, gebruiken we de formule voor de energie van een kwantumzender (in algemene vorm) E = Eo (2k + 1), dus → = 2k

Concreet hebben we voor E N + l= E O (2 + 1) → = N + l , dat wil zeggen, de som van kwantumgetallen (N+ l) - dit is de verhouding van de toename van de totale energie van een staande elektromagnetische golf tot zijn initiële waarde, die fysieke betekenis geeft aan de bovengenoemde eerste regel van academicus V.M. Kletsjkovski.

Een staande elektromagnetische golf is een materiële drager van parametrische resonantie (bij constante interne energie wordt energie met een enorme frequentie overgedragen van elektrisch naar magnetisch en terug). In dit geval is het verschil in de gemiddelde energiewaarden van de elektrische en magnetische componenten van de totale energie van de elektromagnetische golf E N - l = E N - E l - de omvang van de parameterverandering wordt ook gekwantiseerd.

E N - l= E o (2 + 1) → = N - l , het is een houding geeft fysieke betekenis aan de regel van D.N. Trifonov en vanaf hier wordt de regel duidelijk N - l ≥ 1, omdat er anders geen staande elektromagnetische kracht is (er zou geen inherente lopende golf moeten zijn). N = l, en het daarmee gepaard gaande energieverlies). U kunt het concept van “relatieve omvang van parameterverandering” introduceren : = = λ

De gemiddelde waarden van de componenten van de totale energie van een staande elektromagnetische golf worden ook gekwantiseerd

E N=Eo(2 N + 1) → = 2N

E l=Eo(2 l + 1) → = 2l

vandaar de kwantumgetallen N En l een nieuwe fysieke betekenis krijgen als kwantumgetallen van de componenten van de elektrische en magnetische energie van de totale energie van een staande elektromagnetische golf (in plaats van het ‘hoofdkwantumgetal’ en ‘orbitaal kwantumgetal’).

De hoge en constante frequentie van staande elektromagnetische golven komt tot uitdrukking in periodieke functies, in relatie tot ons geval: trigonometrische functies. De dualiteit van staande elektromagnetische golven zit in de parametrische specificatie van de functie. Een staande elektromagnetische golf als een harmonische golf kan worden beschreven door sinusoïde vergelijkingen van de vorm j = A zonde (ω T + φ ),

Dan nt = N cos α en l.t = l sin α (parametrische specificatie van de ellips).

Hier N En l - kwantumgetallen (dimensieloze gehele hoeveelheden), indicatoren van de maximale amplitude van de relatieve energie van de elektrische en magnetische componenten van een staande elektromagnetische golf, en nt En l.t- huidige waarden van fluctuerende hoeveelheden ( componenten van staande elektromagnetische golven) op dit moment, d.w.z. hoeveelheden zijn ook dimensieloos.*)

0 ≤ |nt| ≤n 0 ≤ |lt | ≤ l

Laten we uitleggen dat het er precies twee zijn afhankelijkheden- cosinus en sinusoïde Op het grensvlak “Kernomgeving” heeft de eerste op het initiële moment van straling een maximale amplitude - n naar = N (anders is er geen straling) en is de amplitude anders - ik naar = 0 (d.w.z. er is een faseverschuiving). Nadat ze zich vanuit de kern zijn gaan verspreiden, genereert een component van een staande elektromagnetische golf een andere component, en omgekeerd. De auteur wil waarschuwen voor overhaaste conclusies die sindsdien zijn getrokken ik naar = 0, dan is de magnetische component van de totale energie van een staande elektromagnetische golf ook nul. Dit is niet zo, onthoud gewoon de formule van een kwantumharmonische zender.

Deze vergelijking van de ellips + = 1 (in canonieke vorm, gebruikelijk voor de verbinding van harmonische oscillaties) is een van de vergelijkingen voor de verbinding van kwantumgetallen.

De fysieke betekenis van deze koppelingsvergelijking wordt duidelijker als er enkele transformaties worden doorgevoerd. Om dit te doen, zullen we de weergave van de ellips als hypotrochoïden gebruiken.

Voor ons geval; .

Dit is de eerste kwantumgetalrelatievergelijking (Machov-vergelijking).

Of heel duidelijk .

Het is duidelijk dat de vergelijking de constantheid weerspiegelt van de totale energie van een staande elektromagnetische golf. Dus de bovenstaande bundels kwantumgetallen ( n+l) - periodenummer in SK-PSA, en ( N - l)- definieert de volgorde van de locaties van de horizontale rijen die in de periode zijn opgenomen, hebben hun plaats gevonden in de verbindingsvergelijking, en de vergelijking zelf weerspiegelt goed de structuur van de SC-PSA.

We hebben nog een tweede verbindingsvergelijking verkregen voor de resterende twee kwantumgetallen (uit de volledige set in overeenstemming met het uitsluitingsprincipe van W. Pauli) - ml Enm s , maar je kunt er niet in een paar woorden over zeggen, en zelfs niet met de fysieke betekenis van het ‘spin’-kwantumgetal m s We moeten het nog uitzoeken - kijk hier eens naar.

Begin (volgnummer van het initiële element - Z M) van elke M-dyade (paren SK-PSA-perioden) kunnen worden verkregen uit de identieke transformatie van de formule van V.M. Klechkovsky voor het nummer Zl onderdeel waarbij het element met deze gegevens verschijnt voor de eerste keer betekenis Max

Z M = Zl -1 = = ,

Dan bijMax = 0; 1; 2; 3; 4... wij hebben Z M= 0; 4; 20; 56; 120..., d.w.z. dit zijn de zogenaamde tetraëdrische getallen, die indirect verband houden met bepaalde minimale initiële kwantumenergieniveaus voor de dyade (de tetraëder onder alle ruimtelijke lichamen heeft de minimale oppervlakte voor een vast volume).

De auteur is van plan meer details te geven over dit onderwerp en de genoemde twee vergelijkingen voor de verbinding van kwantumgetallen in werken die worden voorbereid voor publicatie.

De auteur beweert met dit werk uiteraard niet een volledige theorie te creëren over het periodiek systeem van neutrale atomen en de wiskundige uitdrukking ervan, maar beschouwt het als een noodzakelijke en belangrijke stap op dit pad, en zal naar beste vermogen bijdragen aan verdere vooruitgang.

REFERENTIES:

1. Klechkovsky V.M. "Verdeling van atomaire elektronen en de regel van sequentiële vulling (N+ l)- groep", M., Atomizdat, 1968
2. Klechkovsky V.M. “Ontwikkeling van enkele theoretische problemen van het periodiek systeem door D.I. Mendelejev" (rapport op het symposium van het X Mendelejev-congres). M., Nauka, 1971, pp. 54-67.
3. Trifonov D.N. "Structuur en grenzen van het periodieke systeem", M., Atomizdat, 1976, 271 pp.
4. Makhov BF, boek "Symmetric Quantum Periodic System of Elements" (SK-PSE), Moskou, 1997 - ISBN 5-86700-027-3
5. Makhov B.F., Artikel “Symmetrisch kwantumperiodiek systeem van elementen (neutrale atomen) - SK-PSA (of nieuwe periodisering van het periodiek systeem”, in het RAE-tijdschrift “Fundamental Research”, 2007, nr. 9, pp. 30-36 - ISSN 1812-7339
6. Makhov B.F., Rapport “Manifestatie van paren in het periodiek systeem van neutrale atomen (SC-PSA)”, in Proceedings of the V-International. conferentie "Biniologie, symmetrologie en synergetica in de natuurwetenschappen", september. 2007, Tyumen, Tyumen State Oil and Gas University, Sectie “Physics and Chemistry”, pp. 59-65 ISBN 978-5-88465-835-4
7. Makhov B.F., Artikel “World Broadcast” D.I. Mendelejev en zijn plaats in het periodiek systeem”, in het RAE-tijdschrift “Fundamental Research”, 2008, nr. 3, p. 25-28
8. Makhov B.F., Artikel “De fysische aard van metalen in het licht van het trillingsmodel van het atoom”, in het RAE-tijdschrift “Fundamental Research”, 2008, nr. 3, p. 29-37
9. Landau LD, Lifshits E.M. ‘Kwantummechanica. Niet-relativistische theorie", M.: Nauka, 1974 (3e ed.). blz. 293. en 1989 (4e ed.). pagina 302
10. Makhov B.F., boek “Over het model van het neutrale atoom en manieren om uit de crisis in de atoomfysica te komen” (gereed voor publicatie).
11. Makhov B.F., boek “Three-dimensional SK-PSA” (gereed voor publicatie).
12. Bronshtein IN, Semendyaev KA, Handboek wiskunde voor ingenieurs en studenten. M.: Nauka, hoofdredacteur. FML, 1986 (13e, correct), p
13. Artikel "Fijne structuurconstante", Fysisch encyclopedisch woordenboek - FES, p.763

Bibliografische link

Vanaf je eerste scheikundelessen gebruikte je de tabel van Mendelejev. Het laat duidelijk zien dat alle chemische elementen waaruit de substanties van de wereld om ons heen bestaan, met elkaar verbonden zijn en aan algemene wetten gehoorzamen, dat wil zeggen dat ze één geheel vertegenwoordigen: een systeem van chemische elementen. Daarom wordt de tabel van Mendelejev in de moderne wetenschap het Periodiek Systeem van Chemische Elementen genoemd.

Waarom 'periodiek' u ook duidelijk is, omdat de algemene patronen in veranderingen in de eigenschappen van atomen, eenvoudige en complexe stoffen gevormd door chemische elementen in dit systeem met bepaalde intervallen - perioden - worden herhaald. Sommige van deze patronen in Tabel 1 zijn u al bekend.

Alle chemische elementen die in de wereld bestaan, zijn dus onderworpen aan één enkele, objectief geldige periodieke wet in de natuur, waarvan de grafische weergave het periodiek systeem der elementen is. Deze wet en dit systeem zijn vernoemd naar de grote Russische chemicus D.I.

D.I. Mendelejev kwam tot de ontdekking van de Periodieke Wet door de eigenschappen en relatieve atoommassa’s van chemische elementen te vergelijken. Om dit te doen, schreef D.I. Mendelejev voor elk chemisch element op een kaart: het symbool van het element, de waarde van de relatieve atoommassa (ten tijde van D.I. Mendelejev werd deze waarde atoomgewicht genoemd), de formules en de aard van het element. hoger oxide en hydroxide. Hij rangschikte 63 toen bekende chemische elementen in één keten, in oplopende volgorde van hun relatieve atoommassa (Fig. 1) en analyseerde deze reeks elementen, in een poging er bepaalde patronen in te vinden. Als resultaat van intens creatief werk ontdekte hij dat er intervallen in deze keten zijn - perioden waarin de eigenschappen van de elementen en de daardoor gevormde stoffen op een vergelijkbare manier veranderen (Fig. 2).

Rijst. 1.
Kaarten met elementen gerangschikt in oplopende volgorde van hun relatieve atoommassa

Rijst. 2.
Kaarten met elementen gerangschikt in volgorde van periodieke veranderingen in de eigenschappen van elementen en door hen gevormde stoffen

Laboratoriumexperiment nr. 2
Modellering van de constructie van het periodiek systeem van D. I. Mendelejev

Laten we, in moderne termen, nog eens de regelmatige veranderingen in eigenschappen opsommen die zich binnen perioden manifesteren:

• metaaleigenschappen verzwakken;
• niet-metalen eigenschappen zijn verbeterd;
• de mate van oxidatie van elementen in hogere oxiden neemt toe van +1 tot +8;
• de oxidatiegraad van elementen in vluchtige waterstofverbindingen neemt toe van -4 naar -1;
• oxiden van basisch tot amfoteer worden vervangen door zure;
• hydroxiden uit alkaliën via amfotere hydroxiden worden vervangen door zuurstofhoudende zuren.

Op basis van deze observaties trok D.I. in 1869 een conclusie: hij formuleerde de Periodieke Wet, die, met behulp van moderne termen, als volgt klinkt:

Door chemische elementen te systematiseren op basis van hun relatieve atoommassa, besteedde D. I. Mendelejev ook veel aandacht aan de eigenschappen van de elementen en de daardoor gevormde stoffen, waarbij elementen met vergelijkbare eigenschappen werden verdeeld in verticale kolommen - groepen. Soms plaatste hij, in strijd met het patroon dat hij had geïdentificeerd, zwaardere elementen vóór elementen met een lagere relatieve atoommassa. Hij schreef bijvoorbeeld kobalt in zijn tabel vóór nikkel, telluur vóór jodium, en toen inerte (edel)gassen werden ontdekt, argon vóór kalium. D.I. Mendelejev achtte deze volgorde van rangschikking noodzakelijk omdat deze elementen anders in groepen van elementen zouden vallen die qua eigenschappen niet gelijk waren. Dus in het bijzonder zou het alkalimetaal kalium in de groep van inerte gassen vallen, en het inerte gas argon in de groep van alkalimetalen.

D.I. Mendelejev kon deze uitzonderingen op de algemene regel niet verklaren, evenals de reden voor de periodiciteit in veranderingen in de eigenschappen van elementen en de daardoor gevormde stoffen. Hij voorzag echter dat deze reden lag in de complexe structuur van het atoom. Het was de wetenschappelijke intuïtie van D.I. die hem in staat stelde een systeem van chemische elementen te construeren, niet in de volgorde van het vergroten van hun relatieve atoommassa, maar in de volgorde van de toenemende ladingen van hun atoomkernen. Dat de eigenschappen van elementen precies worden bepaald door de ladingen van hun atoomkernen, wordt welsprekend aangetoond door het bestaan ​​van isotopen die je vorig jaar tegenkwam (onthoud wat ze zijn, geef voorbeelden van isotopen die je kent).

In overeenstemming met moderne ideeën over de structuur van het atoom, is de basis voor de classificatie van chemische elementen de ladingen van hun atoomkernen, en de moderne formulering van de Periodieke Wet is als volgt:

De periodiciteit in veranderingen in de eigenschappen van elementen en hun verbindingen wordt verklaard door de periodieke herhaling in de structuur van de externe energieniveaus van hun atomen. Het is het aantal energieniveaus, het totale aantal elektronen dat zich erop bevindt en het aantal elektronen op het buitenste niveau dat de symboliek weerspiegelt die in het periodiek systeem is aangenomen, dat wil zeggen dat ze de fysieke betekenis onthullen van het serienummer van het element, de periode nummer en groepsnummer (waaruit bestaat het?).

De structuur van het atoom maakt het mogelijk de redenen voor veranderingen in de metallische en niet-metallische eigenschappen van elementen in perioden en groepen te verklaren.

Bijgevolg vatten de Periodieke Wet en het Periodieke Systeem van D.I. Mendelejev informatie samen over chemische elementen en de stoffen die door hen worden gevormd en verklaren de periodiciteit in veranderingen in hun eigenschappen en de reden voor de gelijkenis van de eigenschappen van elementen van dezelfde groep.

Deze twee belangrijkste betekenissen van de Periodieke Wet en het Periodieke Systeem van Mendelejev worden aangevuld met nog een betekenis, namelijk het vermogen om eigenschappen te voorspellen, dat wil zeggen te voorspellen, te beschrijven en manieren aan te geven om nieuwe chemische elementen te ontdekken. Al in de fase van het creëren van het periodiek systeem deed D.I. een aantal voorspellingen over de eigenschappen van elementen die op dat moment nog niet bekend waren en gaf hij de manieren van hun ontdekking aan. In de tabel die hij maakte, liet D.I. lege cellen achter voor deze elementen (Fig. 3).

Rijst. 3.
Periodiek systeem der elementen voorgesteld door D. I. Mendelejev

Levendige voorbeelden van de voorspellende kracht van de Periodieke Wet waren de daaropvolgende ontdekkingen van elementen: in 1875 ontdekte de Fransman Lecoq de Boisbaudran gallium, vijf jaar eerder voorspeld door D. I. Mendelejev als een element genaamd "ekaaluminum" (eka - volgende); in 1879 ontdekte de Zweed L. Nilsson de “ekabor” volgens D. I. Mendelejev; in 1886 door de Duitser K. Winkler - "exasilicon" volgens D. I. Mendelejev (bepaal de moderne namen van deze elementen uit de tabel van D. I. Mendelejev). Hoe nauwkeurig D.I. Mendelejev was in zijn voorspellingen, wordt geïllustreerd door de gegevens in Tabel 2.

Tabel 2
Voorspelde en experimenteel ontdekte eigenschappen van germanium

Wetenschappers die nieuwe elementen ontdekten, waardeerden de ontdekking van de Russische wetenschapper zeer: “Er kan nauwelijks een treffender bewijs zijn van de geldigheid van de leer van de periodiciteit van elementen dan de ontdekking van het nog steeds hypothetische eca-silicium; het vormt uiteraard meer dan een eenvoudige bevestiging van een gedurfde theorie; het markeert een opmerkelijke uitbreiding van het chemische gezichtsveld, een gigantische stap op het gebied van kennis” (K. Winkler).

De Amerikaanse wetenschappers die element nr. 101 ontdekten, gaven het de naam ‘mendelevium’ als erkenning voor de grote Russische scheikundige Dmitri Mendelejev, die de eerste was die het Periodiek Systeem der Elementen gebruikte om de eigenschappen van toen nog onontdekte elementen te voorspellen.

Jullie hebben elkaar ontmoet in groep 8 en gaan dit jaar een formulier van het periodiek systeem gebruiken, het zogenaamde korteperiodeformulier. In gespecialiseerde klassen en in het hoger onderwijs wordt echter overwegend een andere vorm gebruikt: de lange-termijnversie. Vergelijk ze. Wat zijn hetzelfde en wat is er verschillend aan deze twee vormen van het periodiek systeem?

Nieuwe woorden en concepten

1. Periodieke wet van D. I. Mendelejev.
2. Het periodiek systeem van chemische elementen van D.I.
3. De fysieke betekenis van elementnummer, periodenummer en groepsnummer.
4. Patronen van veranderingen in de eigenschappen van elementen in perioden en groepen.
5. De betekenis van de periodieke wet en het periodiek systeem van chemische elementen door D. I. Mendelejev.

Taken voor zelfstandig werk

1. Bewijs dat de Periodieke Wet van D.I., net als elke andere natuurwet, verklarende, generaliserende en voorspellende functies vervult. Geef voorbeelden die deze functies illustreren van andere wetten die je kent uit scheikunde-, natuurkunde- en biologiecursussen.
2. Noem een ​​chemisch element in het atoom waarvan de elektronen in niveaus zijn gerangschikt volgens een reeks getallen: 2, 5. Welke eenvoudige substantie vormt dit element? Wat is de formule van de waterstofverbinding en hoe heet deze? Wat is de formule van het hoogste oxide van dit element, wat is het karakter ervan? Schrijf de reactievergelijkingen op die de eigenschappen van dit oxide karakteriseren.
3. Beryllium werd voorheen geclassificeerd als een element uit Groep III en de relatieve atoommassa werd geacht 13,5 te zijn. Waarom verplaatste D.I. Mendelejev het naar groep II en corrigeerde hij de atoommassa van beryllium van 13,5 naar 9?
4. Schrijf de reactievergelijkingen tussen een eenvoudige substantie gevormd door een chemisch element, in een atoom waarvan de elektronen verdeeld zijn over energieniveaus volgens een reeks getallen: 2, 8, 8, 2, en eenvoudige substanties gevormd door elementen nr. 7 en Nr. 8 in het periodiek systeem. Welk type chemische binding is aanwezig in de reactieproducten? Welke kristalstructuur hebben de oorspronkelijke eenvoudige stoffen en de producten van hun interactie?
5. Rangschik de volgende elementen in volgorde van toenemende metaaleigenschappen: As, Sb, N, P, Bi. Rechtvaardig de resulterende reeks op basis van de structuur van de atomen van deze elementen.
6. Rangschik de volgende elementen in volgorde van toenemende niet-metaalachtige eigenschappen: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Rechtvaardig de resulterende reeks op basis van de structuur van de atomen van deze elementen.
7. Rangschik in volgorde van verzwakkende zure eigenschappen de oxiden waarvan de formules zijn: SiO 2, P 2 O 5, Al 2 O 3, Na 2 O, MgO, Cl 2 O 7. Verantwoord de resulterende reeks. Schrijf de formules op van de hydroxiden die met deze oxiden overeenkomen. Hoe verandert hun zure karakter in de serie die jij voorstelt?
8. Schrijf de formules van boor-, beryllium- en lithiumoxiden en rangschik ze in oplopende volgorde van hun belangrijkste eigenschappen. Schrijf de formules op van de hydroxiden die met deze oxiden overeenkomen. Wat is hun chemische aard?
9. Wat zijn isotopen? Hoe heeft de ontdekking van isotopen bijgedragen aan de ontwikkeling van de Periodieke Wet?
10. Waarom veranderen de ladingen van de atoomkernen van elementen in het periodiek systeem van Mendelejev monotoon, dat wil zeggen dat de lading van de kern van elk volgend element met één toeneemt vergeleken met de lading van de atoomkern van het vorige element, en de eigenschappen van de atoomkern van het vorige element? de elementen en de stoffen die ze vormen periodiek veranderen?
11. Geef drie formuleringen van de Periodieke Wet, waarin de relatieve atoommassa, de lading van de atoomkern en de structuur van externe energieniveaus in de elektronenschil van het atoom als basis worden genomen voor de systematisering van chemische elementen.

Periodieke wet van D.I. Wat is het verschil met dat van Mendelejev? Leg uit wat de oorzaak is van deze verandering in de formulering van de wet? Wat is de fysieke betekenis van de Periodieke Wet? Verklaar de reden voor de periodieke veranderingen in de eigenschappen van chemische elementen. Hoe begrijp je het fenomeen periodiciteit?

De periodieke wet werd door D.I. Mendelejev in de volgende vorm geformuleerd (1871): “de eigenschappen van eenvoudige lichamen, evenals de vormen en eigenschappen van verbindingen van elementen, en daarom de eigenschappen van de eenvoudige en complexe lichamen die ze vormen, zijn periodiek. afhankelijk van hun atoomgewicht.”

Momenteel heeft de Periodieke Wet van D.I. Mendelejev de volgende formulering: “de eigenschappen van chemische elementen, evenals de vormen en eigenschappen van de eenvoudige stoffen en verbindingen die ze vormen, zijn periodiek afhankelijk van de grootte van de ladingen van de kernen van hun atomen. ”

Het bijzondere van de Periodieke Wet naast andere fundamentele wetten is dat deze geen uitdrukking heeft in de vorm van een wiskundige vergelijking. De grafische (tabelvormige) uitdrukking van de wet is het periodiek systeem der elementen, ontwikkeld door Mendelejev.

De periodieke wet is universeel voor het heelal: zoals de beroemde Russische scheikundige N.D. Zelinsky figuurlijk opmerkte, was de periodieke wet ‘de ontdekking van de onderlinge verbinding van alle atomen in het universum’.

In zijn huidige staat bestaat het Periodiek Systeem der Elementen uit 10 horizontale rijen (perioden) en 8 verticale kolommen (groepen). De eerste drie rijen vormen drie kleine perioden. Daaropvolgende perioden omvatten twee rijen. Bovendien omvatten de perioden vanaf de zesde aanvullende reeksen lanthaniden (zesde periode) en actiniden (zevende periode).

In de loop van de periode wordt een verzwakking van de metallische eigenschappen en een toename van de niet-metaalachtige eigenschappen waargenomen. Het laatste element van de periode is een edelgas. Elke volgende periode begint met een alkalimetaal, dat wil zeggen dat naarmate de atomaire massa van de elementen toeneemt, de verandering in chemische eigenschappen een periodiek karakter heeft.

Met de ontwikkeling van de atoomfysica en de kwantumchemie kreeg de Periodieke Wet een strikte theoretische rechtvaardiging. Dankzij de klassieke werken van J. Rydberg (1897), A. Van den Broek (1911), G. Moseley (1913) werd de fysieke betekenis van het serie(atoom)nummer van een element onthuld. Later werd een kwantummechanisch model gecreëerd voor de periodieke verandering in de elektronische structuur van atomen van chemische elementen naarmate de ladingen van hun kernen toenemen (N. Bohr, W. Pauli, E. Schrödinger, W. Heisenberg, enz.).

Periodieke eigenschappen van chemische elementen

In principe combineren de eigenschappen van een chemisch element al zijn kenmerken in de toestand van vrije atomen of ionen, gehydrateerd of gesolvateerd, in de toestand van een eenvoudige substantie, evenals de vormen en eigenschappen van de talrijke verbindingen die het bevat. vormen. Maar gewoonlijk betekenen de eigenschappen van een chemisch element in de eerste plaats de eigenschappen van zijn vrije atomen en in de tweede plaats de eigenschappen van een eenvoudige substantie. De meeste van deze eigenschappen vertonen een duidelijke periodieke afhankelijkheid van de atoomnummers van chemische elementen. Van deze eigenschappen zijn de belangrijkste en van bijzonder belang bij het verklaren of voorspellen van het chemische gedrag van elementen en de verbindingen die ze vormen:

Ionisatie-energie van atomen;

Elektronenaffiniteitsenergie van atomen;

Elektronegativiteit;

Atoom- (en ionische) stralen;

Energie van verneveling van eenvoudige stoffen

Oxidatietoestanden;

Oxidatiepotentieel van eenvoudige stoffen.

De fysieke betekenis van de periodieke wet is dat de periodieke verandering in de eigenschappen van elementen volledig in overeenstemming is met de vergelijkbare elektronische structuren van atomen die periodiek worden vernieuwd op steeds hogere energieniveaus. Door hun regelmatige verandering veranderen de fysische en chemische eigenschappen op natuurlijke wijze.

De fysieke betekenis van de periodieke wet werd duidelijk na de creatie van de theorie van de atomaire structuur.

De fysieke betekenis van de periodieke wet is dus dat de periodieke verandering in de eigenschappen van elementen volledig in overeenstemming is met de vergelijkbare elektronische structuren van atomen die periodiek worden vernieuwd op steeds hogere energieniveaus. Door hun regelmatige verandering veranderen de fysische en chemische eigenschappen van de elementen op natuurlijke wijze.

Wat is de fysieke betekenis van de periodieke wet.

Deze conclusies onthullen de fysieke betekenis van de periodieke wet van Mendelejev, die een halve eeuw na de ontdekking van deze wet onduidelijk bleef.

Hieruit volgt dat de fysieke betekenis van de periodieke wet van D.I. bestaat uit de periodieke herhaling van vergelijkbare elektronische configuraties met een toename van het hoofdkwantumgetal en de unificatie van elementen afhankelijk van de nabijheid van hun elektronische structuur.

De theorie van de atomaire structuur heeft aangetoond dat de fysieke betekenis van de periodieke wet is dat met een opeenvolgende toename van de nucleaire ladingen soortgelijke valentie-elektronische structuren van atomen periodiek worden herhaald.

Uit al het bovenstaande is het duidelijk dat de theorie van de atomaire structuur de fysische betekenis van de periodieke wet van Mendelejev onthulde en zelfs nog duidelijker de betekenis ervan onthulde als basis voor de verdere ontwikkeling van de scheikunde, natuurkunde en een aantal andere wetenschappen.

Het vervangen van de atoommassa door de lading van de kern was de eerste stap in het onthullen van de fysieke betekenis van de periodieke wet. Verder was het belangrijk om de redenen vast te stellen voor het optreden van periodiciteit, de aard van de periodieke functie van de afhankelijkheid van eigenschappen. over de lading van de kern, leg de waarden van de perioden uit, het aantal zeldzame aardelementen, enz.

Voor analoge elementen wordt hetzelfde aantal elektronen waargenomen in schillen met dezelfde naam bij verschillende waarden van het hoofdkwantumgetal. Daarom ligt de fysieke betekenis van de Periodieke Wet in de periodieke verandering in de eigenschappen van elementen als gevolg van periodiek vernieuwde soortgelijke elektronenschillen van atomen met een consistente toename van de waarden van het hoofdkwantumgetal.

Voor analoge elementen wordt hetzelfde aantal elektronen waargenomen in de gelijknamige orbitalen bij verschillende waarden van het hoofdkwantumgetal. Daarom ligt de fysieke betekenis van de Periodieke Wet in de periodieke verandering in de eigenschappen van elementen als gevolg van periodiek vernieuwde soortgelijke elektronenschillen van atomen met een consistente toename van de waarden van het hoofdkwantumgetal.

Dus met een consistente toename van de ladingen van atoomkernen herhaalt de configuratie van de elektronenschillen zich periodiek en als gevolg daarvan herhalen de chemische eigenschappen van de elementen zich periodiek. Dit is de fysieke betekenis van de periodieke wet.

De periodieke wet van D.I. De studie van de structuur van atomen onthult de fysieke betekenis van de periodieke wet en verklaart de patronen van veranderingen in de eigenschappen van elementen in perioden en in groepen van het periodieke systeem. Kennis van de structuur van atomen is noodzakelijk om de redenen voor de vorming van een chemische binding te begrijpen. De aard van de chemische binding in moleculen bepaalt de eigenschappen van stoffen. Daarom is deze sectie een van de belangrijkste secties van de algemene scheikunde.

natuurlijk historisch periodiek ecosysteem

Periodieke wet van chemische elementen- een fundamentele natuurwet, die de periodieke verandering in de eigenschappen van chemische elementen weerspiegelt naarmate de ladingen van de kernen van hun atomen toenemen. Geopend op 1 maart (17 februari, oude stijl) 1869 D.I. Mendelejev. Op deze dag stelde hij een tabel samen met de titel ‘Ervaring van een systeem van elementen gebaseerd op hun atoomgewicht en chemische gelijkenis.’ De definitieve formulering van de periodieke wet werd in juli 1871 door Mendelejev gegeven. Er stond:

“De eigenschappen van de elementen, en dus de eigenschappen van de eenvoudige en complexe lichamen die ze vormen, zijn periodiek afhankelijk van hun atoomgewicht.”

Mendelejevs formulering van de periodieke wet bestond in de wetenschap al iets meer dan veertig jaar. Het werd herzien vanwege uitmuntende prestaties in de natuurkunde, voornamelijk de ontwikkeling van het nucleaire model van het atoom (zie Atoom). Het bleek dat de lading van de kern van een atoom (Z) numeriek gelijk is aan het serienummer van het overeenkomstige element in het periodiek systeem, en dat het vullen van de elektronische omhulsels en subschalen van atomen, afhankelijk van Z, in dergelijke gevallen plaatsvindt een manier waarop soortgelijke elektronische configuraties van atomen periodiek worden herhaald (zie Periodiek systeem van chemische elementen). Daarom is de moderne formulering van de periodieke wet als volgt: de eigenschappen van elementen, eenvoudige stoffen en hun verbindingen zijn periodiek afhankelijk van de ladingen van atoomkernen.
In tegenstelling tot andere fundamentele natuurwetten, zoals de wet van de universele zwaartekracht of de wet van de gelijkwaardigheid van massa en energie, kan de periodieke wet niet in de vorm van een algemene vergelijking of formule worden geschreven. De visuele weerspiegeling ervan is het periodiek systeem der elementen. Mendelejev zelf en andere wetenschappers hebben echter pogingen ondernomen om het te vinden wiskundige vergelijking van de periodieke wet van chemische elementen. Deze pogingen werden pas met succes bekroond na de ontwikkeling van de theorie van de atomaire structuur. Maar ze hebben alleen betrekking op het vaststellen van de kwantitatieve afhankelijkheid van de volgorde van verdeling van elektronen in schillen en subschillen van de ladingen van atoomkernen.
Door de Schrödingervergelijking op te lossen, kan men dus berekenen hoe elektronen verdeeld zijn in atomen met verschillende Z-waarden. En daarom is de basisvergelijking van de kwantummechanica als het ware een van de kwantitatieve uitdrukkingen van de periodieke wet.
Of bijvoorbeeld een andere vergelijking: Z„, = „+,Z - - (21 + 1)2 - >n,(2t + 1) +
1
+ m„waarbij „+,Z = - (n + 1+ 1)" +
+(+1+ 1. 2k(p+O 1
2 2 6
Ondanks zijn omvang is het niet zo moeilijk. De letters u, 1, m en m zijn niets meer dan de hoofd-, orbitale, magnetische en spin-kwantumgetallen (zie Atoom). Met de vergelijking kunnen we berekenen bij welke waarde van Z (het atoomnummer van een element) een elektron in een atoom verschijnt, waarvan de toestand wordt beschreven door een gegeven combinatie van vier kwantumgetallen. Door mogelijke combinaties van u, 1, m en m in deze vergelijking te vervangen, krijgen we een reeks verschillende waarden van Z. Als deze waarden zijn gerangschikt in de volgorde van de natuurlijke getallen 1, 2, 3, 4, 5, ..., dan wordt op hun beurt een duidelijk schema verkregen voor het construeren van de elektronische configuraties van atomen naarmate Z toeneemt. Deze vergelijking is dus ook een soort kwantitatieve uitdrukking van de periodieke wet. Probeer deze vergelijking zelf op te lossen voor alle elementen van het periodiek systeem (hoe de waarden van u, 1; m en m met elkaar samenhangen, leert u in het artikel Atoom).

De periodieke wet is een universele wet voor het hele universum. Het heeft macht overal waar atomen bestaan. Maar niet alleen de elektronische structuren van atomen veranderen periodiek. De structuur en eigenschappen van atoomkernen gehoorzamen ook aan een eigenaardige periodieke wet. In kernen bestaande uit neutronen en protonen zijn er neutronen- en protonenschillen, waarvan de vulling periodiek is. Er zijn zelfs pogingen bekend om een ​​periodiek systeem van atoomkernen te construeren.