Продолжение таблицы 1

Кластерная система химических элементов

Хорошавин Лев Борисович

Докт. техн. наук

Реферат

Разработана кластерная восемнадцатигрупповая система химических элементов до N220, 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^-24м, 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-ð s-элементы

6-ð p-элементы

10-ð d-элементы

14-ð f-элементы

18-ð 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 2s²2p¹ 3

12,01 6

2,0 C

углерод

2s²2p²4

14,00 7 2,0 N азот 2s²2p³ 5

15,99 8 1,99 О кислород 2s²2p⁴6

18,99 9

2,99 F

фтор

2s²2p⁵7

39,09 19 2,05 К калий 4s¹ 1

40,07 20 2,0 Са кальций 4s² 2

44,95

2,14 Sc

скандий

3d¹4s² 3

47,88 22

2,17 Ti

титан

3d²4s² 4

50,94 23 2,21 V ванадий 3d³4s² 5

51,99 24

2,16 Cr

хром

3d⁴4s² 6

54,93 25 2,19 Mn марганец 3d⁵4s² 7

55,84 26 2,14 Fe железо 3d⁶4s² 8

58,93 27

2,18 Сo

кобальт

3d⁷4s² 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

4d¹5s² 3

91,22 40

2,28 Zr

цирконий

4d²5s² 4

92,90 41 2,26 Nb ниобий 4d⁴5s¹ 5

95,94 42

2,28 Mo

молибден

4d⁵5s¹ 6

97,90 43 2,27 Tc технеций 4d⁵5s² 7

101,07 44 2,29 Ru рутений 4d⁷5s¹ 8

102,9

2,28 Rh

родий

4d⁸5s¹ 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

5d¹6s² 3

140,12 58

2,41 Ce

церий

4f¹5d¹6s²4

140,9 59 2,38 Pr празеодим 4f³6s² 5

144,24 60

2,40 Nd

неодим

4f⁴6s² 6

145,0 61 2,45 Pm прометий 4f⁵6s² 7

150,4 62 2,42 Sm самарий 4f⁶6s²8

151,96 63

2,41 Eu

европий

4f⁷6s²9

180,94 73 2,47 Ta тантал 5d³6s² 5

183,85 74 2,48 W вольфрам 5d⁴6s² 6

186,2 75

2,48 Re

рений

5d⁵6s² 7

190,2 76

2,50 Os

осми

5d⁶6s² 8

192,22 77 2,49 Ir иридий 5d⁷6s² 9

195,09 78

2,50 Рt

платина

5d⁸6s² 10

196,96 79 2,50 Au золото 5d¹⁰6s¹ 11

200,59 80 2,50 Hg ртуть 5d¹⁰6s² 12

204,38 81

2,52 Tl

таллий

6s²6p¹ 3

231,03 91 2,53 Pa протактиний 5f²6d¹7s²5

238,02 92 2,58 U уран 5f³6d¹7s² 6

237,04 93

2,54 Np

нептуний

5f⁴6d¹7s² 7

244,06 94

2,59 Pu

плутоний

4f¹5d¹6s²4

243,06 95 2,55 Am америций 5f⁷7s² 9

247,07 96

2,57 Cm

кюрий

5f⁷6d¹7s² 10

247,07 97 2,54 Bk берклий 5f⁸6d¹7s²11

251,08 98 2,56 Cf калифорний 5f¹⁰7s²12

252,08 99

2,54 Es

эйнштейн

5f¹¹7s²13

266,0 109 2,44 Mt мейтнерий 6d⁷7s² 9

267,14 110 2,42 Ds дармштадтий 6d⁸7s² 10

268,14 111

2,41 -

6d¹⁰7s¹ 11

269,15 112

2,40 -

6d¹⁰7s² 12

270,15 113 2,39 - 7s²7p¹ 3

271,16 114

2,37 -

7s²7p² 4

272,16 115 2,36 - 7s²7p³ 4

273,17 116 2,35 - 7s²7p⁴ 5

274,17 117

2,34 -

7s²7p⁵ 7

284,42 127 2,23 - 9

285,25 128 2,22 - 10

286,26 129

2,22 -

287,27 130

2,20 -

131 - 13

132

133 - 15

134 - 16

135

145 - 9

146 - 10

147

148

149 - 13

150

151 - 15

152 - 16

153

163 - 3

164 - 4

165

166

167 - 7

168

169 - 1

170 - 2

171

181 - 13

182 - 14

183

184

185 - 17

186

87 - 19

88 - 20

189

199 - 13

200 - 14

201

202

203 - 3

204

205 - 5

206 - 6

207

217 - 7

218 - 8

219

220

Продолжение таблицы 1

Ряды	Группы элементов
Ряды	X	XI	XII	XIII	XIV	XV	XVI	XVII	XVIII
1	20,17 10 2,01 Ne неон 2s²2p⁶8	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 3s²3p1 3	28,08 14 2,0 Si кремний 3s²2p² 4	30,97 15 2,06 P фосфор 3s²3p³ 5	32,06 16 2,0 S сера 3s²3p⁴6	35,45 17 2,08 Cl хлор 3s²3p⁵ 7	39,94 18 2,21 Ar аргон 3s²3p⁶ 8
2	58,34 28 2,08 Ni никель 3d⁸4s²10	63,54 29 2,19 Сu медь 3d¹⁰4s¹11	65,39 30 2,17 Zn цинк 3d¹⁰4s² 12	69,72 31 2,24 Ga галлий 4s²4p¹ 3	72,61 32 2,26 Ge германий 4s²4p² 4	74,92 33 2,27 As мышьяк 4s²4p³ 5	78,96 34 2,32 Se селен 4s²4p⁴ 6	79,90 35 2,28 Br бром 4s²4p⁵ 7	83,8 36 2,32 Кr криптон 3s²4p⁶ 8
3	106,4 46 2,31 Pd палладий 4d¹⁰5s⁰ 10	107,86 47 2,29 Ag серебро 4d¹⁰5s¹11	112,41 48 2,34 Cd кадмий 4d¹⁰5s² 12	114,81 49 2,34 In индий 5s²5p¹ 3	118,71 50 2,37 Sn олово 5s²5p² 4	121,75 51 2,38 Sb сурьма 5s²5p³ 5	127,6 52 2,45 Te теллур 5s²5p⁴ 6	126,9 53 2,39 I йод 5s²5p⁵ 7	131,29 54 2,43 Xe ксенон 5s²5p⁶ 8
4	157,25 64 2,45 Gd гадолиний 4f⁷5d¹6s10	153,92 65 2,36 Tb тербий 4f⁹6s²11	162,5 66 2,46 Dy диспрозий 4f¹⁰6s² 12	164,93 67 2,46 Ho гольмий 4f¹¹6s²13	167,26 68 2,46 Er эрбий 4f¹²6s²14	168,93 69 2,44 Tm тулий 4f¹³6s²15	173,04 70 2,47 Yb иттербий 4f¹⁴6s²16	174,97 71 2,46 Lu лютеций 5d¹6s² 3	178,49 72 2,47 Hf гафний 5d²6s² 4
5	207,2 82 2,52 Pb свинец 6s²6p² 4	208,98 83 2,51 Bi висмут 6s²6p³ 5	208,98 84 2,48 Po полоний 6s²6p⁴ 6	209,98 85 2,47 At астат 6s²6p⁵ 7	221,01 86 2,58 Rn радон 6s²6p² 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 6d¹7s² 3	232,03 90 2,57 Th торий 6d²7s² 4
6	257,09100 2,57 Fm фермий 4f¹²7s²14	258,09 101 2,55 Md менделеевий 5f³6d¹7s² 15	259,1 102 2,54 No нобелий 5f¹⁴7s² 16	260,1 103 2,52 Lr лоуренсий 6d¹7s²3	261,11 104 2,51 Rf резерфордийий 6d²7s² 4	262,11 105 2,49 Db дубний 6d³7s² 5	263,12 106 2,48 Sg сиборгий 6d⁴7s²6	264,1 107 2,46 Bh борий 6d⁵7s²7	265,13 108 2,45 Hs хассий 6d⁶7s²8
7	275,18118 2,33 - 7s²7p⁶ 8	276,18 119 2,32 - 8s¹ 1	277,19 120 2,30 - 8s² 2	278,19 121 2,29 - 3	279,2 122 2,28 - 4	280,2 123 2,27 - 5	281,21 124 2,26 - 6	282,22 125 2,25 - 7	283,23 126 2,24 - 8
8	136 - 18	137 - 19	138 - 20	139 - 3	140 - 4	141 - 5	142 - 6	143 - 7	144 - 8
9	154 - 4	155 - 5	156 - 6	157 - 7	158 - 8	159 - 9	160 - 10	161 - 11	162 - 12
10	172 - 4	173 - 5	174 - 6	175 - 6	176 - 8	177 - 9	178 - 10	179 - 11	180 - 12
11	190 - 4	191 - 5	192 - 6	193 - 7	194 - 8	195 - 9	196 - 10	197 - 11	198 - 12
12	208 - 8	209 - 9	210 - 10	211 - 11	212 - 12	213 - 3	214 - 4	215 - 5	216 - 6
13	-	-	-	-	-	-	-	-	-
14	-	-	-	-	-	-	-	-	-

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

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Высвобождение оборотных средств

Нарушения слоговой структуры слова у детей

Основные экономические группировки стран современного мира

РАВНОМЕРНЫЙ ПРОКАТ

ОБОЗНАЧЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ НА ЧЕРТЕЖАХ

Требования к тексту документа

Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть