Систематизация химических элементов таблицы Менделеева по атомным объемам
© , , 2013
В 1971 году решением XIX Генеральной конференции по мерам и весам в систему SI была введена седьмая основная единица измерения – моль. Эта единица получила следующую формулировку:
«Моль – единица количества вещества, равная количеству вещества системы, в которой содержится столько же структурных элементов (молекул, атомов, ионов, электронов, других частиц или специфицированных групп частиц), сколько атомов содержится в 0,012 кг нуклида 12С (изотопа углерода с атомной массой 12).
В 0,012 кг нуклида углерода 12C содержится число атомов, равное числу Авогадро NA. = 6.´1023, и это число можно найти в любом справочнике.
Кому и зачем понадобилась такая заумная формулировка?
Количество вещества в измеренном объеме, например в килограммах, определить не сложно, если известна плотность вещества. Если вам нравится измерять его в фунтах или пинтах – делайте это на здоровье. Другие исследователи без труда пересчитают ваши фунты в удобные для них единицы измерения, даже не заглядывая в систему SI.
В первом издании «Начал политронной физики» мы вскользь затронули тему амбициозности ученых XIX, и особенно, XX веков. Последствия их амбициозности нам сейчас приходится преодолевать с большим трудом.
В своем справочнике «The Elements», Джон Эмсли для многих химических элементов таблицы приводит такой параметр, как мольный объем. Он и сам высказал недовольство этим параметром, но все таки оставил его в справочнике.
Мы попытались воспользоваться «мольным объемом» при конструировании атомов из политронов и выяснили, что моль не только бесполезная единица измерения, но и вредоносная.
Форма свободного атома водорода – кубическая со скруглёнными углами, тот же водород в усеченной бипирамиде молекулярного водорода имеет совсем другой молярный объем. Углерод же, имеющий множество аллотропных модификаций, никак не соответствует критерию элементарности. Так что, ранее использовавшаяся водородная шкала «мольности», была не хуже. Ученым надо было поработать над ней как следует, и оставить в действии для частых пользователей ею – химиков.
При геометрическом построении атомов различных элементов и вычислении диаметров политронов необходимо согласовывать получаемые результаты с экспериментальными данными в спектрах излучения химических элементов, а также с данными по уровням энергии ионизации, энергии диссоциации и некоторым другим параметрам.
Большинство энергетических параметров химических элементов, кроме спектральных характеристик, полученных по методике прямых измерений, приводятся в |kJ/mol| (килоджоулях на моль), т. е. с заведомо грубой точностью. Если даже эти данные приведены в других единицах измерения, например в электрон-вольтах |eV|, с огромной точностью, то это делается путем пересчета тех же килоджоулей по таблице энергетических эквивалентов. Полностью доверять таким данным нельзя.
Мы уже подчеркивали в «Началах», что наиболее исследованным химическим элементом таблицы Менделеева является простой водород (протиум 1H). Экспериментальные данные по измерению энергии диссоциации молекулярного водорода 1H2 не вызывают сомнения. Энергия диссоциации молекулярного водорода (при температуре 0K) равна 432.07 |kJ/mol|. Степень диссоциации при температуре 2000°С составляет 0.13%, при температуре 5000°С – 95%. Но даже этот параметр водорода в разных справочниках приведен с небольшим разбросом от 4.5|eV| до 4.7|eV|.
При температуре 5000°С водород почти полностью переведен в атомарную фазу и поэтому в его спектре должна преобладать спектральная серия Бальмера. Как известно, на поверхности Солнца температура на тысячу градусов выше, поэтому там молекулярного водорода совсем нет.
Молекула водорода имеет форму усеченной бипирамиды со скруглёнными углами, поэтому, чтобы сохранять форму молекулы, политроны должны иметь частотные порядки m=6, m=12, m=24, … и т. д. Политроны в молекулах раскаленного водорода имеют частотный порядок m=6. Перед разделением молекулы на два атома политроны должны перейти на частотный порядок m=4. Для этого потребуется энергия равная 1.89|eV| для каждого радиального политрона в атоме, т. е. два политрона поглотят энергию 3.8|eV|. Кроме того, какое-то количество энергии потребуется на угловое смещение узлов политронов и на отделение атомов друг от друга.
Как показывает приведенный пример, для точной квантовой физики и точной квантовой химии достаточно иметь всего два параметра атома – энергию аксиального и радиального политронов в атоме при частотном порядке m=2. Это энергия ионизации, и измерять её надо очень точно. Всё остальное определяется с помощью политронных уравнений.
Природа подарила людям шесть замечательных металлов, которые имеют неизменный тип кристаллической решетки во всем диапазоне температур твердой фазы и, кроме того, эти элементы имеют только по одному стабильному изотопу. В таблице приведены некоторые свойства этих металлов.
Таблица
Свойства элементов в твердой фазе | Элементы | |||||
Al | Au золото | Nb ниобий | Rh родий | Tm тулий | Cs цезий | |
Атомная масса, u Плотность, kg/m3 Тип кристал. ячей -ки и параметры: a, pm c, pm Число атомов в ячейке Объем для одного атома в ячейке, Å3 Объем Vat для одного атома по формуле, Å3 | 26.982 2698 ГЦК 404.959 - 4 16.602 16.606 | 196.967 19320 ГЦК 407.833 - 4 16.958 16.929 | 92.906 8570 ОЦК 329.86 - 2 17.946 18.002 | 102.906 12410 ГЦК 380.36 - 4 13.757 13.769 | 168.934 9321 ГПУ 353.75 555.46 6 30.098 30.096 | 132.905 1873 ОЦК 614 - 2 115.738 117.829 |
Vat = (Mat×u)/d где: Mat – относительная масса атома; d – плотность элемента, |kg/m3|; u = 1.·10–27 |kg| – атомная единица массы. |
Разброс значений вычисленных по параметрам кристаллической решетки и по формуле невелик. При расчете по формуле выяснилось также, что существует еще 18-элементная периодичность химических элементов, кроме периодичности Менделеева. На нижеприведенной диаграмме эта периодичность показана.
Предстоит еще глубокий анализ расположения элементов на диаграмме, но уже сейчас можно сказать, что её форма напоминает уютное гнездышко для зарождения и процветания жизни.
Источник: https://www. *****/store/ru/book/Начала-политронной-физики/isbn/5337-6
