Физика — XXI век
29.06.2011 г.

  На главную раздела "Научные работы"





2.8. 200-ый ЭЛЕМЕНТ

Изотопы 200-го элемента           У ксенона число аргонных слоев — m=3, если выполняется условие m=√n, где n — число молекул водорода в аргонном слое, т. е. m=√9, то атомы начинают «расти в ширину». У унуноктия число m=√16 = 4, т. е. снова выполняется условие и, следовательно, атомы за унуноктием снова «растут в ширину». При росте в ширину следующим инертным газом за унуноктием будет 200-ый элемент, вид трёх изотопов которого и таблица основных изотопов приведены на рис. 16. Изотоп 454200 будет иметь два дополнительных нейтрона потому, что число молекул в аргонном слое нечётное, как у криптона и ксенона, следовательно, в центре будет находиться молекула и для стабильного изотопа нужно два нейтрона.
                            

2.9. ЭЛЕМЕНТЫ ВТОРОГО ПЕРИОДА

          Первым элементом II периода является литий — третий элемент таблицы, имеющий 3 протона с электронами и 3 или 4 нейтрона. На рис. 17 изображены два изотопа лития 6Li и 7Li. Основой двух изотопов лития являются нестабильные изотопы 5Не и 6Не, к двум нейтронам которых присоединён один валентный протон с электроном (ВППЭ), именно ВППЭ обеспечивает литию его свойства.

Изотопы лития и бериллия


          Наличие двух стабильных изотопов лития объясняется тем, что для устойчивого удержания ВППЭ изотопами гелия необходимо не менее двух нейтронов. Для этой цели подходят только два изотопа 5Не и 6Не, имеющих соответственно по 3 и 4 нейтрона в одном ряду. У этих изотопов по два нейтрона используются для соединения молекулы водорода с ВППЭ, и один или два — для получения симметрии магнитного поля, как у гелия. Для удержания большего числа нейтронов для стабильного изотопа у молекулы водорода уже нет свободного магнитного поля. Фактически ВППЭ превращает нестабильные изотопы гелия в стабильные изотопы следующего элемента.

          Следующий элемент бериллий — 4-ый элемент, имеющий один стабильный изотоп 9Be, изображённый на рис. 17. Стабильный изотоп 9Be состоит из нестабильного изотопа гелия 7Не и двух ВППЭ. Нейтрон второго ряда изотопа 7Не расположен уже непосредственно над нейтроном первого и удерживается в этом положении одним из ВППЭ. На основе изотопов 5Не и 8Не бериллий имеет два соответствующих нестабильных изотопа 7Be и 10Ве. На рис. 17 синими линиями показаны траектории электронов вокруг валентных протонов или между ними. Синими точками обозначены северные полюса протонов и нейтронов, а красными — южные.

Аллотропные варианты изотопа бора и углерода           На рис. 18 изображены два аллотропных варианта изотопа бора 11В — 5-го элемента. Изотоп 11В состоит из нестабильного изотопа 8Не (Рис. 7) и трёх ВППЭ. Бор имеет два стабильных изотопа 10В и 11В. Варианты изотопа 11В отличаются расположением валентных протонов. У 11Ва) ВППЭ находятся снизу (Рис. 18) нейтронов, а у 11Вб) — между двух рядов нейтронов, и в результате у разных вариантов валентные протоны имеют разные полюса, что и позволяет разным вариантам изотопов бора соединяться в молекулы. Т. к. ВППЭ бора расположены между тремя нейтронами, то они образуют угол в 120°. Наличие этого угла исключает простые формы молекул бора. Известно более 10 аллотропных модификаций молекул бора.

          За бором на рис. 18 представлены аллотропные варианты изотопа углерода 12С, 6-го элемента. Углерод также имеет два стабильных изотопа 12С и 13С на основе 8Не и 9Не за счёт уже четырёх ВППЭ.

          Углерод отличается от бора тем, что два его валентных протона располагаются так же, как у бора, а два соединены в «валентную молекулу», которая располагается на месте третьего. Когда атом в «одиночестве», то два валентных протона образуют молекулу, а при взаимодействии двух атомов «валентная молекула» раскрывается и образуется два ВППЭ, у которых разные полюса. На рис. 18 у 12Са) и у 12Сб) показаны эти варианты. При образовании алмазов под действием температуры и давления четвёртый ВППЭ из второго ряда у 12Са) и 12Сб) переходит во взаимодействие с центральной молекулой водорода, располагаясь на одной с ней оси, и варианты изотопов углерода 12Са) и 12Сб) преобразуются соответственно в варианты 12Св) и 12Сг).

Фрагмент молекулы углерода - углеродное кольцо           Сегодня известно пять кристаллических молекулярных модификаций элементарного углерода: графит, алмаз, карбин, поликумулен и фуллерит. Графит состоит из шестигранных колец, образующих сетку, похожую на пчелиные соты. Множество таких сеток располагаются друг над другом слоями. Одно такое кольцо изображено на рис. 19. Цифрой 2 обозначены двойные молекулярные связи атомов углерода, образованные за счёт валентных молекул. Приведённое кольцо является шестигранным , т. к. три ВППЭ углерода, расположенные в одном ряду, образуют между собой угол 120°, так же как и у бора.

Фрагменты упрощенных структурных схем молекул углерода           На рис. 20 изображены упрощённые структурные схемы кристаллических решёток молекул углерода. Середина атома изображена прямыми линиями, шары обозначают валентные протоны, а цвет означает, какой внешний полюс ВППЭ: красный — S, а синий соответственно — N.

          Структура кристаллической решётки алмаза представляет собой тетраэдр (Рис. 20 а), на четырёх вершинах которого расположены четыре ВППЭ атома углерода. Структура углерода с цепочным строением типа полиинового — карбин (-С≡С-) (Рис. 20 б), а поликумуленовая структура (=C…=C) приведена на рис. 20 в). Шестигранное углеродное кольцо в изометрии показано на рис. 20 г). Фуллерит — аллотропная модификация углерода — молекула C60, C70,C76, C84 и т. д. Все они имеют форму замкнутой поверхности, на которой располагаются атомы углерода. Элементом структуры фуллеренов является шестиугольник, как у графита, и пятиугольники (из-за сложности изображения здесь не приводятся).

          Именно изображённое на рис. 18 строение атома углерода соответствует всем приведённым модификациям углерода и органическим углеродным соединениям.

Аллотропные варианты изотопа азота и его молекула           На рис. 21 приведены аллотропные варианты изотопа азота 14N и его молекула. Азот 14N — 7-ой элемент, образован из нестабильного изотопа гелия 9He с дополнением пяти ВППЭ. Второй изотоп 15N образовался соответственно на основе 10He. Два ВППЭ соединены в валентную молекулу, которая не закрыта нейтроном и может раскрываться, образуя молекулярные связи. В связи с этим азот имеет валентность 3 и 5, т. е. валентность соответствует трём молекулярным связям без раскрытия валентной молекулы, а когда молекула раскрывается, то валентность  становится 5.

          Аллотропные варианты 14а) и 14Nб) соединяются в молекулу (Рис. 21). При этом три ВППЭ образуют молекулярные связи, соединяющие атомы в молекулу. Три нейтрона (на рис. 21 виден один) образуют ряд дополнительных, которые своими МГ соединяют центральные молекулы водорода атомов азота, расположенные на одной осевой линии, т. е. дополнительно усиливают молекулярную связь. Два из них дополнительно соединяют протоны № 1 и № 2 (Рис. 21) валентных молекул азота, не давая им раскрываться. Образование тройной молекулярной связи, дополненной связями трёх дополнительных нейтронов, усиливает молекулу азота, делая её похожей на инертный газ, т. к. для разделения молекулы необходимо, чтобы все перечисленные связи молекулы N2 были разорваны одновременно.

Аллотропные варианты изотопа кислорода           На рис. 22 изображены аллотропные варианты 16Оа) и 16Об) изотопа кислорода 16О. Кислород 16О — 8-ой элемент, образован из нестабильного изотопа 6He добавлением шести ВППЭ. Кислород имеет ещё два стабильных изотопа 17О и 18О, образованных соответственно из 7He и 8He (Рис. 7). Четыре ВППЭ образуют две молекулы водорода с противоположных сторон 6Не, которые закрыты нейтронами, как у гелия. В результате кислород имеет только два действующих ВППЭ, т. е. валентность равна двум. Как видно из рис. 22, ВППЭ у кислорода находятся под углом к центральной оси, проходящей через центральную молекулу, что и определяет строение молекул с кислородом. Например, молекула воды Н2О состоит из атома кислорода и двух атомов водорода — рис. 23. Атомы водорода молекулярной связью соединяются с ВППЭ кислорода, следовательно, и водород, и ВППЭ кислорода будут находиться под тем же углом к оси, проходящей через центральную молекулу водорода, что и ВППЭ кислорода. Угол между водородными ветвями молекулы воды образовался потому, что ВППЭ присоединён к двум нейтронам за счёт S-полюса ВППЭ и N-полюсов НМГ. Нейтроны своими N-полюсами взаимодействуют с S-полюсом ПЭМГ центральной молекулы водорода, который находится с той же стороны, что и ВППЭ. S-полюс ПЭМГ, отталкивая S-полюс ВППЭ, заставляет его находиться под углом θ. Два ВППЭ образуют общий угол, равный 2θ, определённый при разных экспериментах, который находится в пределах 104° ÷ 108°.
Схематическое изображение молекулы воды на плоскости и в изометрии
          Атом водорода присоединяется S-полюсом к ВППЭ кислорода 16Оа), и в результате N-полюс водорода «свободен». N-полюс водорода «работает» как обыкновенный магнит, обеспечивая электромагнитные связи между молекулами воды. Аллотропные варианты кислорода образуют молекулы, которые разъединяются на атомы перед соединением с водородом. Следовательно, у водорода в молекуле воды на 16Об) «свободным» будет S-полюс. В результате образуются соединения молекулы воды, у которых водород имеет «свободными» разноимённые полюса и при этом их одинаковое количество. Это обстоятельство и форма атома кислорода и создают различные конфигурации снежинок при замерзании паров воды.

Аллотропные варианты изотопа фтора           Девятый элемент второго периода — фтор 19F, два аллотропных варианта которого приведены на рис. 24. Фтор образован из нестабильного изотопа 6He добавлением семи ВППЭ. Однако шесть ВППЭ образуют три молекулы водорода. Они расположены с трёх сторон от центральной молекулы, присоединены к инертной основе атома фтора — 6He и закрыты нейтронами с внешних сторон. Вариант 19Fб) отличается от 19Fа) тем, что ВППЭ находится снизу нейтронов, и в результате внешним полюсом становится S-полюс (Рис. 24). Один ВППЭ фтора располагается так же, как и у кислорода.


Периодическая система элементов Д. И. Менделеева


2.10. ЭЛЕМЕНТЫ ТРЕТЬЕГО ПЕРИОДА

          На рис. 25 изображены изотопы элементов III периода таблицы Д. И. Менделеева. На видах сверху (Рис. 25) у всех элементов одиночные протоны обозначены № 3/1, а пара — № 3. Первые 4 элемента периода имеют одиночные ВППЭ, которые последовательно располагаются по свободным углам неона — последнего элемента второго периода. Одиночные ВППЭ всегда вступают в реакции, и валентность элементов растёт вместе с ростом номера элемента. Начиная с фосфора 31Р, ВППЭ становятся парными и образуют валентные молекулы.

Изотопы элементов III периода


          Поэтому при химических реакциях, если пара не раскрывается, валентность определяется числом одиночных валентных протонов. Если пара раскрывается и вступает в реакцию, валентность определяется общим числом вступивших в реакцию ВППЭ (Рис. 25 д). При раскрытии валентной фосфора молекулы образуется два ВППЭ с противоположными полюсами, как и у углерода. В результате фосфор образует различные модификации. Известно свыше 10 модификаций фосфора.

          Сера 32S имеет две валентные молекулы (Рис. 25 е) и легко образует цикличные молекулы с разным числом атомов.

          У элементов, имеющих валентную молекулу, валентность имеет несколько значений. Например, 32S имеет валентность 2, 4, и 6, а у 35Cl — 1, 3, 5 и 7. По мере роста номера элемента растёт неиспользованное магнитное поле центральной молекулы водорода за счёт увеличения числа ВППЭ в углах неона. Это приводит к появлению дополнительных нейтронов № 3, начиная с 27Ai (Рис. 25 в). У аргона 40Ar два нейтрона находятся снизу (Рис. 25 з). У элементов с чётным номером симметрия расположения протонов обеспечивает симметрию общего магнитного поля атома, что создаёт условия для существования большего числа стабильных изотопов. В этом периоде все элементы с нечётным номером, кроме хлора, имеют по одному стабильному изотопу, а с чётным — по три.

          Только во II-ом и в III-ем периодах рост веса изотопов происходит постепенно — вес лёгкого изотопа следующего элемента больше веса тяжёлого изотопа предыдущего элемента, т. е. 9Be → 10B, 11B → 12C, 13C →….→27Al → 28Si, 29Si, 30Si → 31P и т. д. Это объясняется тем, что в этих периодах формируется первый инертный газ аргон, у которого полностью сформировался квадрат из молекул водорода и нейтронов. Фактически происходит «рост» атома неона до аргона постепенно от одного элемента к другому.

2.11. ЭЛЕМЕНТЫ ЧЕТВЁРТОГО И ПЯТОГО ПЕРИОДОВ

          В четвёртом и пятом периодах у атомов формируется дополнительный атом аргона, присоединяемый к предыдущему дополнительным слоем нейтронов, т. е. эти периоды объединяют второй и третий.

Изотопы калия и кальция           Четвёртый период начинается с калия, образованного из изотопа аргона 38Ar (Рис. 26). Он уже имеет дополнительные нейтроны, которые используются следующими элементами, поэтому калий, имея номер 19, имеет атомный вес 39. По этой же причине кальций, при номере 20, имеет вес 40.

          Самые лёгкие изотопы элементов этого периода изображены на рис. 27. У первых девяти элементов, изображённых на рис. 26 и рис. 27, т. е. от калия до кобальта, заполняется первый ряд ВППЭ. Заполнение этого ряда происходит с середины краёв и заканчивается в центре.

          Второй ряд ВППЭ, от никеля до криптона, заполняется от центра и заканчивается в углах. При заполнении второго ряда добавление каждого нового ВППЭ приводит к образованию молекулы водорода, которая тут же закрывается нейтроном, и валентные молекулы становятся молекулами водорода. Так происходит от меди до германия. У никеля первый ВППЭ второго ряда образует с центральным ВППЭ молекулу водорода и для её удержания используются два нейтрона.

Ихотопы элементов IV периода


          Начиная с мышьяка, последовательно формируются угловые валентные молекулы, которые закрываются только уже при образовании криптона, т. е. инертного газа. Угловые валентные молекулы у трёх последних элементов в четверном периоде работают так же, как у трёх элементов третьего, что позволяет мышьяку, селену и брому образовывать различные аллотропные формы или модификации. Таким образом, в пятом ряду четвертого периода заполнением второго ряда ВППЭ начинает формироваться второй аргонный ряд, т. е. атом аргона.

          Первые девять элементов в четвертом периоде являются металлами и у ВППЭ всех этих элементов, как и у всех металлов, рабочим полюсом является северный — N. Из вида этих атомов становится ясно, почему атомы металлов не образуют молекулярные связи между собой. Все ВППЭ металлов имеют одноимённые полюса, которые, как известно, отталкиваются друг от друга. При этом ряд ВППЭ с одноимёнными полюсами является отличным связующим элементом для образования твёрдых тел, т. е. они могут «примагничиваться» к любому атому с любой стороны, как «магнитные присоски», кроме, естественно, той, где расположены ВППЭ. Таким образом, атомы металлов соединены посредством ВППЭ без образования молекулярных связей.

          N –– полюс принят рабочим полюсом, т. к. силовые линии выходят из S — полюса и входят в полюс — N, т. е. полюс — N подобен положительному заряду.

          В пятом периоде заполнение первого ряда ВППЭ происходит до палладия, а заполнение второго ряда –– с палладия до ксенона. С заполнением второго ряда ВППЭ формирование третьего аргонного ряда происходит так же, как и второго, т. е. вид элементов пятого периода отличается от элементов четвёртого наличием двух полных атомов аргона.

          В этом периоде работающие валентные молекулы имеют сурьма, теллур, йод. В связи с этим сурьма имеет 4 молекулы в кристаллических модификациях и три аморфных молекулы. Теллур — кристаллические и аморфные молекулы. Йод — кристаллические молекулы. Таким образом, в этих периодах образование молекул у трёх последних элементов перед инертным газом происходит в соответствии с их строением.

2.12. ЭЛЕМЕНТЫ ШЕСТОГО ПЕРИОДА

          Из анализа изотопов инертных газов следует, что даже один «неудачно» расположенный нейтрон приводит к нестабильности всего изотопа. Изменение веса изотопов происходит за счёт изменения числа нейтронов на одной или двух боковых гранях атома, но при росте атомов в «ширину» в шестом периоде изменение числа протонов происходит как раз на одной из боковых граней. При «неудачно» расположенном ВППЭ в атоме у некоторых элементов в принципе невозможны стабильные изотопы, например, как у прометия. В связи с этим время жизни таких элементов, скорее всего, даже меньше, чем у технеция.

          В шестом периоде, как отмечалось выше, атомы вновь растут в ширину. С учётом сказанного рассмотрим таблицу Д. И. Менделеева без седьмого периода, при этом все известные элементы и места для недостающих разместим в одной таблице. Во втором и третьем периодах атомы элементов последовательно «растут» в ширину до получения полного закрытого атома аргона. Четвертый и пятый периоды имеют по два ряда из девяти элементов. Атомы элементов в этих рядах «растут» в высоту до получения трёх атомов аргона в одном атоме ксенона. У первых четырёх элементов 8-го ряда валентность в основном совпадает с валентностью элементов 4-го ряда. У известных элементов 10-го ряда валентность совпадает с валентностью элементов 4-го или 6-го рядов, следовательно, можно предположить, что в шестом периоде происходит формирование двух рядов, т. е. как бы объединены два периода — четвертый и пятый.

          Анализируя шестой период, можно предположить, что сначала заполняется полностью одна грань ксенона. Для этого надо 18 протонов с электронами, что соответствует номеру элемента 72. С 73-го элемента начинает формироваться вторая грань, которая заканчивается инертным газом радоном с номером 96. Следовательно, для второй грани нужно 24 протона с электронами. Для того чтобы представить теоретические модели изотопов от каждого элемента шестого периода на сегодня нет достаточных данных.
Элементы в шестом периоде размещены с учётом веса их изотопов и свойств. При этом учитывалось, что элемент не может иметь «лишних» нейтронов. Длительность рядов 4 и 6, 8 и 9 определена тем, что для полного заполнения этих рядов нужно девять ВППЭ.



В начало                               Продолжение
 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить