Разработана кластерная восемнадцатигрупповая система химических элементов до

СОДЕРЖАНИЕ: Периодической системе элементов, но и дополнительно по кластерам химических элементов, определять прогнозные свойства новых элементов и создавать новые кластерные материалы и изделия

Кластерная система химических элементов

Хорошавин Лев Борисович

Докт. техн. наук

Реферат

Разработана кластерная восемнадцатигрупповая система химических элементов до N 220, в основу которой положен кластерный принцип строения электронных оболочек элементов с сохранением известной зависимости их свойств от атомной массы. Кластерная система химических элементов позволит изучать изменение свойств элементов не только по периодам и группам в Периодической системе элементов, но и дополнительно по кластерам химических элементов, определять прогнозные свойства новых элементов и создавать новые кластерные материалы и изделия.

Существующая длиннопериодная Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева исследована крайне недостаточно. Хотя и существуют более 500 производных систем от Периодической системы, но все они до сих пор не систематизированы, не проанализированы и недостаточно практически используются [1].

Автором для разработки новых систем химических элементов использовано два фундаментальных положения:

1. Строгой неизменности существующей Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева, недопустимости внесения в нее каких-либо изменений, кроме добавления новых элементов. Главная особенность Периодической системы – неизвестность впередистоящих до водорода элементов и последних элементов. Можно предполагать, что до водорода могут стоять элементарные частицы, объединенные в кластеры-изотопические мультиплеты, с массой и зарядом менее 1 с уменьшающимися размерами в данное время до иокточастиц -10^-24 м, а в конце – бесконечное количество новых элементов с переходом их количества в новое качество по волновым функциям. Это предположение основано на том, что в данное время известно только около 5% материи, а 95% материи неизвестна до сих пор – в этой темной материи может быть всё, в т.ч. и новые элементы с новой структурой и новой периодичностью.

Следовательно, Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева бесконечна в начале системы до водорода и в конце с определенными условиями стабильности новых элементов.

2. Целесообразности разработок новых производных систем элементов для исследования взаимосвязи между свойствами элементов, прогнозирования новых элементов и решения конкретных практических задач. Для этих целей авторами создан ряд новых производных систем химических элементов, в т.ч. и с разделением элементов на нечетные и четные по атомным номерам [2-12].

Два положения о неизменности Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева и целесообразности разработок новых производных систем элементов полностью соответствуют объективным диалектическим законам познания Природного мира.

Известна зависимость свойств элементов от их атомной массы и электронной конфигурации в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева по периодам и группам. Предлагается дополнительно рассматривать изменение свойств элементов по их кластерам (группировкам), основанным на количестве внешних электронов в каждой электронной конфигурации с целью:

- определить зависимости изменения свойств элементов в каждом кластере и между ними от четырех квантовых чисел: главного (n), орбитального (l), магнитного (m_l ) и спинового (m_s );

- рассчитывать прогнозные свойства новых элементов на основе кластеров и электронных ячеек для их экспериментальной проверки;

- создать новые кластерные материалы и изделия по микро-, нано- и пикотехнологиям.

Постановка задачи в данной работе – определить кластеры химических элементов по количеству внешних электронов в каждой электронной конфигурации s-, p-, d-, f-, g-элементов (орбитальному квантовому числу l) при неизменности порядка их атомных масс и атомных номеров, равных количеству протонов в ядре и, соответственно, электронов в оболочках. Систематизировать кластеры химических элементов, определить электронные ячейки в кластерной системе элементов и изучить свойства ячеек.

Ранее авторами статьи установлены кластеры (группировки) химических элементов по структуре их внешних электронных оболочек и количеству в них внешних электронов [13].

Химическое взаимодействие элементов определяется преимущественно внешними электронами элементов, т.е. их количеством и структурой внешних электронных оболочек элементов. Также строение внешних электронных оболочек и связанные с ними большинство химических и физических свойств элементов определяются электромагнитным взаимодействием электронов с ядром – в основном кулоновскими силами и в меньшей степени друг с другом.

Количество внешних электронов и структура оболочек изменяются по группам элементов с определенным их чередованием в виде группировок, названных кластерами элементов.

Известно, что относительно небольшие группы частиц, объединенных теми или иными силами, относительно слабыми, называются кластерами (кластер, англ. cluster – группировка, скопление, сгусток, связка, пучок, группа атомов или других структурных элементов, агрегаты и др.). Виды кластеров многочисленны: нанокластеры (группировки, агрегаты ионов, атомов, молекул и отдельных частиц), металлические, магнитные, молекулярные, углеродные, водные, кластеры благородных газов и др.

Кластеры химических элементов – это группировки элементов с одинаковой электронной конфигурацией, с одинаковым интервалом изменения количества внешних электронов и границами между ними, определенными постоянным количеством внешних элементов в каждой группировке.

Кластерная система химических элементов (табл.1) основана на их разделении на s, p, d, f, g-элементы и кластеры.

Таблица 1. Кластерная система химических элементов

Атомная масса –

Удельная атомная масса –

Распределение внешних электронов -

6,94 3

2,31 Li

литий

2s¹ 1

-Атомный номер

- Название элемента

- Количество внешних электронов

Количество элементов в одном кластере:

2- s-элементы

6- p-элементы

10- d-элементы

14- f-элементы

18- g-элементы

Ряды

Группы элементов

III

VII

VIII

1,0 1

1,0 H

водород

1s¹ 1

4,0 2

2,0 He

гелий

1s² 2

6,94 3

2,31 Li

литий

2s¹ 1

9,01 4

2,25 Be

бериллий

2s² 2

10,81 5

2,16 B

бор

2s² 2p¹ 3

12,01 6

2,0 C

углерод

2s² 2p² 4

14,00 7

2,0 N

азот

2s² 2p³ 5

15,99 8

1,99 О

кислород

2s² 2p⁴ 6

18,99 9

2,99 F

фтор

2s² 2p⁵ 7

39,09

2,05 К

калий

4s¹ 1

40,07

2,0 Са

кальций

4s² 2

44,95

2,14 Sc

скандий

3d¹ 4s² 3

47,88 2 2

2,17 Ti

титан

3d² 4s² 4

50,94

2,21 V

ванадий

3d³ 4s² 5

51,99 24

2,16 Cr

хром

3d⁴ 4s² 6

54,93 25

2,19 Mn

марганец

3d⁵ 4s² 7

55,84 26

2,14 Fe

железо

3d⁶ 4s² 8

58,93 27

2,18 С o

кобальт

3d⁷ 4s² 9

85,47 37

2,31 Rb

рубидий

5s¹ 1

87,62 38

2,0 Sr

стронций

5s² 2

88,90 39

2,27 Y

иттрий

4d¹ 5s² 3

91,22 40

2,28 Zr

цирконий

4d² 5s² 4

92,90 41

2,26 Nb

ниобий

4d⁴ 5s¹ 5

95,94 42

2,28 Mo

молибден

4d⁵ 5s¹ 6

97,90 43

2,27 Tc

технеций

4d⁵ 5s² 7

101,07 44

2,29 Ru

рутений

4d⁷ 5s¹ 8

102,9

4 5

2,28 Rh

родий

4d⁸ 5s¹ 9

132,9 55

2,41 Cs

цезий

6s¹ 1

137,32 56

2,45 Ba

барий

6s² 2

138,95 57

2,43 La

лантан

5d¹ 6s² 3

140,12 58

2,41 Ce

церий

4f¹ 5d¹ 6s² 4

140,9 59

2,38 Pr

празеодим

4f³ 6s² 5

144,24 60

2,40 Nd

неодим

4f⁴ 6s² 6

145,0 61

2,45 Pm

прометий

4f⁵ 6s² 7

150,4 62

2,42 Sm

самарий

4f⁶ 6s² 8

151,96 63

2,41 Eu

европий

4f⁷ 6s² 9

180,94 73

2,47 Ta

тантал

5d³ 6s² 5

183,85 74

2,48 W

вольфрам

5d⁴ 6s² 6

186,2 75

2,48 Re

рений

5d⁵ 6s² 7

190,2 76

2,50 Os

осми

5d⁶ 6s² 8

192,22 77

2,49 Ir

иридий

5d⁷ 6s² 9

195,09 78

2,50 Р t

платина

5d⁸ 6s² 10

196,96 79

2,50 Au

золото

5d¹⁰ 6s¹ 11

200,59 80

2,50 Hg

ртуть

5d¹⁰ 6s² 12

204,38 81

2,52 Tl

таллий

6s² 6p¹ 3

231,03 91

2,53 Pa

протактиний

5f² 6d¹ 7s² 5

238,02 92

2,58 U

уран

5f³ 6d¹ 7s² 6

237,04 93

2,54 Np

нептуний

5f⁴ 6d¹ 7s² 7

244,06 94

2,59 Pu

плутоний

4f¹ 5d¹ 6s² 4

243,06 95

2,55 Am

америций

5f⁷ 7s² 9

247,07 96

2,57 Cm

кюрий

5 f ⁷ 6 d¹ 7 s² 10

247,07 97

2,54 Bk

берклий

5f⁸ 6d¹ 7s² 11

251,08 98

2,56 Cf

калифорний

5f¹ ⁰ 7s² 12

252,08 9 9

2,54 Es

эйнштейн

5f¹ ¹ 7s² 13

266,0 109

2,44 Mt

мейтнерий

6d⁷ 7s² 9

267,14 110

2,42 Ds

дармштадтий

6d⁸ 7s² 10

268,14 111

2,41 -

6d¹⁰ 7s¹ 11

269,15 112

2,40 -

6d¹⁰ 7s² 12

270,15 113

2,39 -

7s² 7p¹ 3

271,16 11 4

2,37 -

7s² 7p² 4

272,16 11 5

2,36 -

7s² 7p³ 4

273,17

11 6

2,35 -

7s² 7p⁴ 5

274,17 117

2,34 -

7s² 7p⁵ 7

284,42 127

2,23 -

285,25 128

2,22 -

286,26 129

2,22 -

287,27 130

2,20 -

131

132

133

134

135

145

146

147

148

149

150

151

152

153

163

164

165

166

167

168

169

170

171

181

182

183

184

185

186

189

199

200

201

202

203

204

205

206

207

217

218

219

220

Продолжение таблицы 1

Ряды

Группы элементов

XII

XIII

XIV

XVI

XVII

XVIII

20,17 1 0

2,01 Ne

неон

2s² 2p⁶ 8

22,99 11

2,09 Na

натрий

3s¹ 1

6,94 12

2,02 Mg

магний

3s² 2

26,98 13

2,07 Al

алюминий

3s² 3p1 3

28,08 14

2,0 Si

кремний

3s² 2p² 4

30,97 15

2,06 P

фосфор

3s² 3p³ 5

32,06 16

2,0 S

сера

3s² 3p⁴ 6

35,45 17

2,08 Cl

хлор

3s² 3p⁵ 7

39,94 18

2,21 Ar

аргон

3s² 3p⁶ 8

58,34 28

2,08 Ni

никель

3d⁸ 4s² 10

63,54 2 9

2,19 С u

медь

3d¹⁰ 4s¹ 11

65,39 30

2,17 Zn

цинк

3d¹⁰ 4s² 12

69,72 31

2,24 Ga

галлий

4s² 4p¹ 3

72,61 32

2,26 Ge

германий

4s² 4p² 4

74,92 33

2,27 As

мышьяк

4s² 4p³ 5

78,96 34

2,32 Se

селен

4s² 4p⁴ 6

79,90 3 5

2,28 Br

бром

4s² 4p⁵ 7

83,8 36

2,32 К r

криптон

3s² 4p⁶ 8

106,4 46

2,31 Pd

палладий

4d¹⁰ 5s⁰ 10

107,86 47

2,29 Ag

серебро

4d¹⁰ 5s¹ 11

112,41 48

2,34 Cd

кадмий

4d¹⁰ 5s² 12

114,81 49

2,34 In

индий

5s² 5p¹ 3

118,71 50

2,37 Sn

олово

5s² 5p² 4

121,75 51

2,38 Sb

сурьма

5s² 5p³ 5

127,6 52

2,45 Te

теллур

5s² 5p⁴ 6

126,9 53

2,39 I

йод

5s² 5p⁵ 7

131,29 54

2,43 Xe

ксенон

5s² 5p⁶ 8

157,25 64

2,45 Gd

гадолиний

4f⁷ 5d¹ 6s10

153,92 65

2,36 Tb

тербий

4f⁹ 6s² 11

162,5 66

2,46 Dy

диспрозий

4f¹ ⁰ 6s² 12

164,93 67

2,46 Ho

гольмий

4f¹ ¹ 6s² 13

167,26 68

2,46 Er

эрбий

4f¹² 6s² 14

168,93 69

2,44 Tm

тулий

4f¹³ 6s² 15

173,04 70

2,47 Yb

иттербий

4f¹⁴ 6s² 16

174,97 71

2,46 Lu

лютеций

5d¹ 6s² 3

178,49 72

2,47 Hf

гафний

5d² 6s² 4

207,2 82

2,52 Pb

свинец

6s² 6p² 4

208,98 83

2,51 Bi

висмут

6s² 6p³ 5

208,98 84

2,48 Po

полоний

6s² 6p⁴ 6

209,98 85

2,47 At

астат

6s² 6p⁵ 7

221,01 86

2,58 Rn

радон

6s² 6p² 8

223,02 87

2,56 Fr

франций

7s¹ 1

226,02 88

2,56 Ra

радий

7s² 2

227,02 89

2,55 Ac

актиний

6d¹ 7s² 3

232,03 90

2,57 Th

торий

6d² 7s² 4

257,09100

2,57 Fm

фермий

4f¹² 7s² 14

258,09 101

2,55 Md

менделеевий

5 f ³ 6 d¹ 7 s² 15

259,1 102

2,54 No

нобелий

5f¹⁴ 7s² 16

260,1 103

2,52 Lr

лоуренсий

6d¹ 7s² 3

261,11 104

2,51 Rf

резерфордийий

6d² 7s² 4

262,11 105

2,49 Db

дубний

6d³ 7s² 5

263,12 106

2,48 Sg

сиборгий

6d⁴ 7s² 6

264,1 107

2,46 Bh

борий

6d⁵ 7s² 7

265,13 108

2,45 Hs

хассий

6d⁶ 7s² 8

275,18118

2,33 -

7s² 7p⁶ 8

276,18 11 9

2,32 -

8s¹ 1

277,19 1 20

2,30 -

8s² 2

278,19 1 21

2,29 -

279,2 1 22

2,28 -

280,2 1 23

2,27 -

281,21 1 24

2,26 -

282,22 1 25

2,25 -

283,23 1 26

2,24 -

1 36

1 37

1 38

1 39

1 40

1 41

142

1 43

1 44

1 54

1 55

1 56

1 57

1 58

15 9

1 60

1 61

162

1 72

1 73

1 74

1 75

1 76

1 77

1 78

17 9

1 80

19 0

191

192

193

194

195

196

197

198

2 08

2 09

21 0

2 11

212

213

214

215

216

Таблица 2. Разделение химических элементов на s , p , d , f , g -элементы и кластеры
в кластерной системе химических элементов

s- элементы				p- элементы				d- элементы					f- элементы					g- элементы
Но-мер	Сим-вол	К-во внешних электронов		Но-мер		Сим-вол	К-во внешних электронов	Но-мер		Сим-вол		К-во внешних электронов	Но-мер		Сим-вол		К-во внешних электронов	Но-мер	Сим-вол	К-во внешних электронов
1	H	1		5		B	3	21		Sc		3	57		La		3	121	-	3
2	He	2		6		C	4	22		Ti		4	58		Ce		4	122	-	4
3	Li	1		7		N	5	23		V		5	59		Pr		5	123	-	5
4	Be	2		8		O	6	24		Cr		6	60		Nd		6	124	-	6
11	Na	1		9		F	7	25		Mn		7	61		Pm		7	125	-	7
12	Mg	2		10		Ne	8	26		Fe		8	62		Sm		8	126	-	8
19	K	1		13		Al	3	27		Co		9	63		Eu		9	127	-	9
20	Ca	2		14		Si	4	28		Ni		10	64		Gd		10	128	-	10
37	Rb	1		15		P	5	29		Cu		11	65		Tb		11	129	-	11
38	Sr	2		16		S	6	30		Zn		12	66		Dy		12	130	-	12
55	Cs	1		17		Cl	7	39		Y		3	67		Ho		13	131	-	13
56	Ba	2		18		Ar	8	40		Zr		4	68		Er		14	132	-	14
87	Fr	1		31		Ga	3	41		Nb		5	69		Tm		15	133	-	15
88	Ra	2		32		Ge	4	42		Mo		6	70		Yb		16	134	-	16
119	-	1		33		As	5	43		Tc		7	89		Ac		3	135	-	17
120	-	2		34		Se	6	44		Ru		8	90		Th		4	136	-	18
169	-	1		35		Br	7	45		Rh		9	91		Pa		5	137	-	19
170	-	2		36		Kr	8	46		Pd		10	92		U		6	138	-	20
219	-	1		49		In	3	47		Ag		11	93		Np		7	171	-	3
220	-	2		50		Sn	4	48		Cd		12	94		Pu		8	172	-	4
10 кластеров				51		Sb	5	71		Lu		3	95		Am		9	173	-	5
52		Te	6		72		Hf	4	96		Cm		10	174	-	6
53		I	7		73		Ta	5	97		Bk		11	175	-	7
54		Xe	8		74		W	6	98		Cf		12	176	-	8
81		Tl	3		75		Re	7	99		Es		13	177	-	9
82		Pb	4		76		Os	8	100		Fm		14	178	-	10
83		Bi	5		77		Ir	9	101		Md		15	179	-	11
84		Po	6		78		Pt	10	102		No		16	180	-	12
85		At	7		79		Au	11	139		-		3	181	-	13
86		Rn	8		80		Hg	12	140		-		4	182	-	14
113		-	3		103		Lr	3	141		-		5	183	-	15
114		-	4		104		Rf	4	142		-		6	184	-	16
115		-	5		105		Db	5	143		-		7	185	-	17
116		-	6		106		Sg	6	144		-		8	186	-	18
117		-	7		107		Bh	7	145		-		9	187	-	19
118		-	8		108		Hs	8	146		-		10	188	-	20
163		-	3		109		Mt	9	147		-		11	2 кластера
164		-	4		110		Ds	10	148		-		12
165		-	5		111		-	11	149		-		13
166		-	6		112		-	12	150		-		14
167		-	7		153		-	3	151		-		15
168		-	8		154		-	4	152		-		16
213		-	3		155		-	5	189		-		3
214		-	4		156		-	6	190		-		4
215		-	5		157		-	7	191		-		5
216		-	6		158		-	8	192		-		6
217		-	7		159		-	9	193		-		7
218		-	8		160		-	10	194		-		8
8 кластеров					161		-	11	195		-		9
162		-		12	196		-	10
203		-		3	197		-	11
204		-		4	198		-	12
205		-		5	199		-	13
206		-		6	200		-	14
207		-		7	201		-	15
208		-		8	202		-	16
209		-		9	4 кластера
210		-		10
211		-		11
212		-		12
6 кластеров
Итого: s - 20				p - 48				d - 60					f - 56					g - 36
Всего: 220 элементов

Так, в кластерной системе внешние электроны образуют в s-, p-,d-,f-, g-элементах следующие кластеры (табл.2, рис.1):

- по 2 -s-элементов,

- по 6 –р-элементов,

- по 10 -d-элементов

- по 14 –f-элементов,

- по 18-g-элементов.

Рис.2. Распределение s-, p-, d-, f-, g-элементов и кластеров по атомным номерам в кластерной системе химических элементов. Цифра – количество элементов в кластере:2,6,10,14,18 с разностью между ними по 4 элемента и парностью по 2 элемента

При этом разность между каждым кластером равна 4 элементам (2-6-10-14-18) и парностью по 2 элемента.

В каждом элементе количество внешних электронов изменяется так:

- в s – элементах внешние электроны изменяются от 1 до 2;

- в р -элементах -3-8;

- в d -элементах -3-12;

- в f –элементах – 3-16;

-в g –элементах – 3-20;

Количество пар элементов в s-,p-,d-,f-,g-группах и кластеров элементов в кластерной системе приведено в табл.3

Таблица 3. Количество пар элементов s -, p -, d -, f -, g -группах и кластеров в кластерной системе

Группы элементов	Общее количество элементов	Количество пар элементов	Количество кластеров элементов
s – элементы	20	10	10
р – элементы	48	24	8
d – элементы	60	30	6
f – элементы	56	28	4
g – элементы	36	18	2
Всего:	220	110	30

В системе количество пар нечетных - четных элементов сначала возрастает в группах от s – элементов к d – элементам, а затем снижается к g – элементам. Количество кластеров уменьшается от s к g- элементам.

Границы кластеров элементов повторяются через определенное количество атомных номеров N:

- по первичной разности N_п между конечным номером N_к одного кластера и начальным номером N_н другого кластера по группам s-,p-,d-,f-,g-элементов - N_п = N_к - N_н ;

- по вторичной разность N_в между первичной разностью соседних кластеров - N_в =N_п1 -N_п2 (Табл.4)

Таблица 4. Первичная и вторичная разность между
кластерами элементов

s-элементы			p-элементы			d-элементы			f-элементы			g-элементы
N_к -N_н	N_п	N_в	N_к -N_н	N_п	N_в	N_к -N_н	N_п	N_в	N_к -N_н	N_п	N_в	N_к -N_н	N_п	N_в
2-3	1	-	10-13	3	-	30-39	9	-	70-89	19	-	138-171	33	0
4-11	7	6	18-31	13	10	48-71	23	14	102-139	37	18	188-
12-19	7	0	36-49	13	0	80-103	23	0	152-189	37	0
20-37	17	10	54-81	27	14	112-153	41	18	202-
38-55	17	0	86-113	27	0	162-203	41	0
56-87	31	14	118-163	45	18	212-
88-119	31	0	168-213	45	0
120-169	49	18	218-
170-219	49	0
220-

Примечание. Исходные данные табл.2, жирным шрифтом – прогнозные данные. N_к , N_н - атомные номера элементов соответственно конечного и начального кластера; N_п - первичная разность между кластерами; N_в - вторичная разность между первичной разностью соседних кластеров. Так, например, N_п =N_к -N_н =[2-3]=1; N_в =7-1=6 и т.д.

Обращают на себя внимание двойственная однотипность первичной разности элементов N_п между кластерами и строгая последовательность изменения вторичной разности N_в : 6-0-10-0-14-0-18-0. Эти закономерности позволили привести прогнозные данные по группам s-,p-,d-,f-,g-элементов и количеству внешних электронов до №220 (табл.1,2, рис.2)

При этом количество внешних электронов в системе распределяется одинаково по отдельным областям.

В дальнейшем целесообразно исследовать изменение свойств химических элементов по кластерам с целью познания и созидания новых химических соединений и веществ – новых кластерных материалов и изделий.

Действительно, если фундаментальным принципом построения Периодической системы элементов является выделение в ней периодов (горизонтального ряда) и групп (вертикальные столбцы) элементов с изучением изменения в них свойств элементов, то в кластерной системе (производной от Периодической системы) рассматриваются кластеры элементов. При этом Периодическая система носит расчетный характер по периодам и группам, а кластерная система – тоже расчетный характер по кластерам элементов и электронным ячейкам.

В данное время известно 118 элементов. В кластерной системе содержится пока 220 элементов, в т.ч. 20-s-элементов, 48-р-элементов, 60-d-элементов, 56-f элементов и 36-g-элементов.

Известно, что любой элемент в Периодической системе имеет свойства, промежуточные между свойствами соседних с ним элементов по горизонтали, вертикали, и диагонали [14].

Кластерная система химических элементов имеет одинаковую, ячеистую, электронную структуру - разность между количеством электронов любых близлежащих элементов в разных частях системы одинакова. Так, в любых электронных ячейках 2х2 элемента разность между количеством электронов, равного атомному номеру элемента, всегда равна (рис.2,а):

- по горизонтали – 1

- по вертикали - 18

- по диагонали сверху виз – 19;

- по диагонали снизу вверх – 17.

Аналогично изменяется количество электронов в любых электронных ячейках 3х3, 4х4 и т.д. в разных частях системы (рис.2,б).

Следовательно, кластерная система химических элементов имеет ячеистую структуру, состоящую из одинаковых электронных ячеек. Свойства электронных ячеек следующие (рис.1,в):

а б в

Рис.2. Электронные ячейки кластерной
системы химических элементов

- противоположные стороны электронных ячеек всегда равна между собой: А=С; D=B; а=с; d=b. Поэтому и сумма или разность противоположных сторон ячеек равна между собой А±С=D±B; а±с=d±b;

- суммы диагональных номеров элементов (количество электронов) всегда равна между собой : Е₁ =Н+Х; F₁ =R+L; Е₁ = F₁ ; е₁ =0+х; f₁ =S+P; е₁ = f₁ ;

- сумма или разность диагональных номеров элементов равна сумме или разности соответствующих сторон треугольников в ячейках – их общей гипотенузе:

Е=А± B=D±С; е=а±b=d±с; Е=D±А=С±B; f=d±а=с±b;

- сумма диагоналей, поделена на 2, равна вертикальным сторонам ячеек: (Е+F)/2=B=D;

- разность диагоналей ячеек, поделена на 2, равна горизонтальным сторонам ячеек: (Е-F)/2=A=C;

- каждый атомный номер элемента, т.е. количество электронов у элемента, равен сумме двух противоположных диагональных элементов с минусом другого диагонального элемента: Х= (R+L)-H; О=(M+J)-H; S=(R+O)-M; Р=(О+L)-J и т.д.

Поэтому, зная свойства любых трех соседних элементов в прямоугольной ячейке можно по формуле Х=(R+L)-H определить свойства четвертого (нового) элемента.

Эти закономерности электронных ячеек при постановке электронов в ячейки, являются точными и могут быть использованы для расчета электронов новых элементов без поправочных коэффициентов.

Однако, при постановке в ячейки вместо электронов различных свойств элементов (атомной массы, атомных радиусов, плотности и др.) для расчета свойств новых элементов в закономерности ячеек требуется введение поправочных коэффициентов. Это вероятно, обусловлено неодинаковой удельной атомной массой в элементах (атомная масса элемента приходящаяся на 1 электрон) и недостаточной объективностью существующих показателей свойств элементов (в разных справочниках свойства элементов различны).

Другой особенностью кластерной системы химических элементов является то, что все элементы в ней связаны по парам, т.е все они парные – нечетные с четными. Парность (двоичность) элементов наглядно подтверждается в s-,p-,d-,f-,g-группах, в которых все элементы располагаются по парам: H с He, Li с Be, B с C,N с O и т.д. Это положение широко распространено в Природном и техногенном мире.

В данной работе использовано положение геохимии о распространенности и устойчивости нечетных и четных элементов в земной коре и метеоритах.

Д.И.Менделеев первым отметил сложение вещества земной коры в основном легкими элементами по Fe включительно, а элементы, стоящие в Периодической системе после Fe , в сумме составляют лишь доли процента. «Наибольшим распространением в Природе пользуются элементы лишь малого атомного веса» (1895 г.).

При этом четные элементы более устойчивы, чем нечетные, что определяется структурой ядер и электронных оболочек. Это положение подтверждается в геохимии правилом Оддо-Гаркинса, которые установили сильное преобладание четных элементов над нечетными на Земле и в метеоритах, возраст которых составляет 4,5 млрд.лет. Так, в земной коре четные элементы составляют 86,5% общей массы коры. В железных метеоритах четные элементы составляют 92,22%, а в каменных – 97,69% [2].

Правило Оддо-Гаркинса проявляется и в составе двух главнейших магм Земли: в кислой магме присутствуют преимущественно нечетные элементы: H(1), Li93), B(5), F(9), Na(11), Cl(17), K(19), а в основной магме преобладают четные элементы: Mg(12), Ca(20), Ti(22), Cr(24), Fe(26), Ni(28). В скобках приведены порядковые номера элементов в Периодической системе элементов Д.И.Менделеева, которые неизменны. В целом распространенность элементов и их устойчивость уменьшается от более легких к более тяжелым почти по экспоненциальному закону, различному для элементов с нечетными и четными атомными номерами.

Кроме того, в работе использовано положение диалектики о том, что раздвоение единого целого является сущностью теории познания [15]. Для этого Периодическая система элементов Д.И.Менделеева была разделена на нечетные и четные элементы с определением по отдельности их свойств с использованием компьютерной программы искусственного интеллекта [3,4]. Установлены следующие зависимости изменения свойств нечетных и четных элементов:

1. Атомный радиус. Общей закономерностью является уменьшение атомного радиуса в ряду s p d f–элементов. При этом у четных элементов атомный радиус меньше, чем у нечетных (кроме р-элементов). Средний атомный радиус нечетных и четных элементов следующий (пм):

элементы нечетные четные

s – 203,12 176,00

p – 132,77 144,72

d – 148,05 142,20

f – 178,33 176,20

среднее: 165,56 159,78

2. Плотность. В целом плотность в ряду s p d f–элементов имеет тенденцию к возрастанию, особенно у четных элементов.

3. Температура плавления элементов. В целом температура плавления элементов в ряду s p d f возрастает, особенно у четных элементов.

4. Температура плавления оксидов. Наиболее высокую температуру плавления имеют четные s, p, d, f-элементы, особенно после №100.

Таким образом, в зависимости от электронного строения внешних оболочек свойства элементов в общем зависят скачкообразно, но с тенденцией уменьшения атомного радиуса, увеличения плотности и температуры плавления оксидов. Анализ этих данных показывает, что, например, для техногенных материалов – огнеупоров – целесообразно использовать оксиды из четных s, p и d-элементов до №56 – бария, а для сверхпроводников – четные элементы в кластерах [17-19].

В целом изучение кластерной системы химически элементов позволит дополнительно расширить определение взаимосвязи свойств существующих и прогнозных элементов с использованием впервые кластеров элементов и электронных ячеек с целью создания новых кластерных содинений, веществ, материалов и изделий: кластерных сверхпроводников, топливных элементов, кластерных огнеупоров, спецкерамики и др.

Создание кластерных изделий необходимо производить по микро-, нано- и пикотехнологиям с использованием компьютерных программ искусственного интеллекта.

Выводы

1. Приведена кластерная система химических элементов до атомного номера №220. В ней определены свойства кластерных элементов и электронных ячеек.

2. Использование кластеров химических элементов и электронных ячеек открывает новые возможности дополнительного изучения взаимосвязи свойств элементов, расчета прогнозных свойств новых элементов и создания новых кластерных материалов и изделий.

Литература

1. Волков А.И. Строение атомов и Периодический закон/-М.: Новое знание,2006.-196с.

2. Хорошавин Л.Б. Оптимальная область огнеупоров в Периодической системе химических элементов/. Объединенный научный журнал.2005, №5, с.64-70. Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

3. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Исследование взаимосвязи между свойствами химических элементов на основе Периодического закона./. Объединенный научный журнал. 2005, №5, с.71-81. Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

4. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Исследование зависимости свойств химических элементов от их электронного строения на основе Периодического закона/. Объединенный научный журнал. 2005, №11, с.62-76. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

5. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Элементы, стоящие до Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева/. Объединенный научный журнал. 2005, №12, с.77-85. Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

6. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б . Управление электронами – основа изменения свойств химических элементов, соединений и веществ/. Объединенный научный журнал. 2005, №20, с.71-81. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

7. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Якушина Е.В. Компьютерная гибридная модель расчета свойств химических элементов/. Объединенный научный журнал. 2005, №20, с.81-86. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

8. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Электронная технология огнеупоров на основе Периодического закона/Журнал «Новые огнеупоры». 2005, №10, с.75-83. Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

9. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Якушина Е.В. Октайдная и десятичная системы химических элементов/. Объединенный научный журнал. 2005, №30, с.60-67. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

10. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Якушина Е.В. Никитина Н.Ю. От систем химических элементов до нанотехнологии материалов и изделий/. Объединенный научный журнал. 2005, №32, с.67-76. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

11. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Якушина Е.В. Сопоставление различных систем химических элементов/. Объединенный научный журнал. 2006, №3, с.88-100. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

12. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Якушина Е.В. Ячеистая структура десятичной системы химических элементов/. Объединенный научный журнал. 2006, №9, с.64-72. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

13. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Электронные ячейки и кластеры химических элементов./Объединенный научный журнал. 2008, №6, с.55-63. Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

14. Егоров В.В. Теоретические основы неорганической химии. СПб.: Изд-во «Лань», 2005.- 192с.

15. Хорошавин Л.Б. Диалектика огнеупоров./ Л.Б.Хорошавин. Екатеринбург: Изд-во Екатеринбургская Ассоциация Малого бизнеса, 1999. -359с.

16. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б. Гармоничные кварки в электронах и протонах./Объединенный научный журнал. 2008, №10, с.51-53. Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

17. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б., Якушина Е.В. Исследование свойств сверхпроводников на основе компьютерных программ/ Объединенный научный журнал. 2006, №24, с.62-69. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

18. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б., Якушина Е.В. Мультиэлектрон – основа сверхпроводимости./ Объединенный научный журнал. 2007, №2, с.68-76. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

19. Хорошавин Л.Б., Щербатский В.Б., Якушина Е.В., Дьячкова Т.В. Мультиэлектронная теория сверхпроводимости./ Объединенный научный журнал. 2007, №17, с43-56. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

20. Дерунов В. Отзыв на мультиэлектронную теорию сверхпроводимости. . Сайт: http://refractoriesl.narod.ru

Уважаемая редакция!

Прошу опубликовать мою статью: «Кластерная система химических элементов».

С уважением Л.Б.Хорошавин

Тел. 8-922-13-33-862

Скачать архив с текстом документа