Переодическая система химических элементов. Генетический аспект - Горох А.В.
Скачать (прямая ссылка):
41
соответствующих электронных уровней, которые определяют размеры атомов. Если же в известное выражение
г = гй • лэ2ф / ZЭф, (9)
связывающее величину атомного радиуса (r) с эффективными значениями квантового числа (пэф), заряда ядра (Z^) и первым боровским радиусом орбиты электрона в атоме водорода (r0 = 0,529 A), ввести значения этих параметров для внешних электронов,
вытекающие из зависимости ¦JEj = J(Z), то полученные величины
должны в наибольшей степени отвечать реальным радиусам свободных атомов.
Поскольку, как показано выше, значения эффективных параметров для всех изономерных серий электронов, полученные из этой зависимости имеют высокую степень надежности, нами и были использованы эти значения при вычислении радиусов атомов всех химических элементов с помощью выражения (9).
Результаты этих вычислений представлены в табл.9 (графа 5) и на рис.13, где приведены также величины потенциалов ионизации с целью их сопоставления с величиной атомных радиусов, поскольку размер и энергия ионизации атомов должны находиться в обратно пропорциональной связи. Как видно из приведенных данных, эти величины действительно зеркально коррелируют между собой. При этом следует подчеркнуть, что коррелируют значения вычисленных радиусов со справочными (экспериментальными) значениями первых потенциалов ионизации [1 9, 29]. Это является дополнительным подтверждением надежности как самой зависимости ¦JEj = J(Z), так и тех следствий, какие из нее вытекают.
Говоря о корреляции величин атомных радиусов и первых потенциалов ионизации, хотелось бы обратить внимание на то, что в системах металлических атомных радиусов, например, в системе Бокия (табл.9), да и других, относящихся не к свободным атомам, строгой корреляции не наблюдается, как это хорошо видно на рис.14. Так, в естественном ряду элементов от радона (86) до таллия (81), от ксенона (54) до индия (49), от криптона (34) до галлия (31), от неона (1 0) до кислорода (8) и от гелия до водорода величины потенциалов ионизации и атомных радиусов изменяются не в противоположных направлениях, как должно быть, а в одном и том же - те и другие снижаются. Подобные несоответствия отмечаются и для других элементов. Это свидетельствует о том, что по данным рассматриваемых систем нельзя судить о реальных размерах атомов химических элементов.
42
U1, эВ 20 16 12 8 4
fHe
:»У /" Kr Xe Rn
"Li Na К 1 I 1 ! I I Rb і і . і Cs Fr till
1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Рис. 14. Значения первых потенциалов ионизации в сопоставлении с величинами атомных радиусов химических элементов по Бокию [301
3. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КАК ОТРАЖЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ АТОМОВ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
В систематиках животных и растений, горных пород и минералов, в географической систематике ландшафтов и т. п. всегда проявляются признаки общности происхождения систематизируемых объектов, независимо от принципов, положеных в основу систематики. В периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева генетических признаков в явном виде не просматривается, хотя Менделеев указывал, что "периодическая законность... открывает новые горизонты зрения на химические эволюции" [34]. Вслед за Менделеевым и другие ученые неоднократно подчеркивали, что периодическую систему нельзя рассматривать как нечто обособленное, только как способ систематики элементов, что она является отображением более глубоких закономерностей и скорее всего закономерностей генетического характера. Наиболее последовательно идею связи периодической системы с генезисом химических элементов проводили в своих работах Крукс, Вернадский, Ферсман [35-37]. Академик Ферсман, в частности, писал: "Весь ход химических процессов космоса есть не что иное, как грандиозная менделеевская система, в которой законы энергетики и уровни энергии как бы управляют отдельными клетками, перемещая элементы и сочетания элементов во времени и пространстве. В будущем уравнении, выражающем общую закономерность развития материи в неорганической природе клетка менделеевской таблицы с величиной заряда и характерными термами будет основной величиною" [37].
Отмечая яркость и признавая справедливость приведенных мнений и высказываний, следует в то же время отметить, что они, в своей основе, интуитивны и не базируются на каких-либо строгих критериях, позволяющих дать генетическую интерпретацию периодической системы. Теперь же, основываясь на описанных выше закономерностях в поведении ионизационных потенциалов атомов, можно сказать, что такой критерий найден. Этим критерием является величина энергии связи электронов с ядром, которую можно уподобить энергии образования химических соединений из свободных атомов.
С позиций этого критерия периодическая система предстает как естественный, энергетически ранжированный ряд химических элементов с нисходящим по величине заряда ядра их расположением и периодически повторяющимися свойствами.
