Главная              Рефераты - Разное

Разработана кластерная восемнадцатигрупповая система химических элементов до - реферат

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 (ml ) и спинового (ms );

- 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

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

1

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

2

39,09

19

2,05 К

калий

4s1 1

40,07

20

2,0 Са

кальций

4s2 2

44,95

21

2,14 Sc

скандий

3d1 4s2 3

47,88 2 2

2,17 Ti

титан

3d2 4s2 4

50,94

23

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

3

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

4

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

5

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

6

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

7

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

8

284,42 127

2,23 -

9

285,25 128

2,22 -

10

286,26 129

2,22 -

11

287,27 130

2,20 -

12

131

-

13

132

-

14

133

-

15

134

-

16

135

-

17

9

145

-

9

146

-

10

147

-

11

148

-

12

149

-

13

150

-

14

151

-

15

152

-

16

153

-

3

10

163

-

3

164

-

4

165

-

5

166

-

6

167

-

7

168

-

8

169

-

1

170

-

2

171

-

3

11

181

-

13

182

-

14

183

-

15

184

-

16

185

-

17

186

-

18

87

-

19

88

-

20

189

-

3

12

199

-

13

200

-

14

201

-

15

202

-

16

203

-

3

204

-

4

205

-

5

206

-

6

207

-

7

13

217

-

7

218

-

8

219

-

1

220

-

2

-

-

-

-

-

14

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Продолжение таблицы 1

Ряды

Группы элементов

X

XI

XII

XIII

XIV

XV

XVI

XVII

XVIII

1

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

2

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

3

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

4

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

5

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

6

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

7

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 -

3

279,2 1 22

2,28 -

4

280,2 1 23

2,27 -

5

281,21 1 24

2,26 -

6

282,22 1 25

2,25 -

7

283,23 1 26

2,24 -

8

8

1 36

-

18

1 37

-

19

1 38

-

20

1 39

-

3

1 40

-

4

1 41

-

5

142

-

6

1 43

-

7

1 44

-

8

9

1 54

-

4

1 55

-

5

1 56

-

6

1 57

-

7

1 58

-

8

15 9

-

9

1 60

-

10

1 61

-

11

162

-

12

10

1 72

-

4

1 73

-

5

1 74

-

6

1 75

-

6

1 76

-

8

1 77

-

9

1 78

-

10

17 9

-

11

1 80

-

12

11

19 0

-

4

191

-

5

192

-

6

193

-

7

194

-

8

195

-

9

196

-

10

197

-

11

198

-

12

12

2 08

-

8

2 09

-

9

21 0

-

10

2 11

-

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