4

О том, что микромир конкретен и прост по своему устройству, говорил еще великий Михаил Васильевич Ломоносов; в его научных трудах сквозит ясность и убедительность. Уже в то время он развил и обосновал учение о материальных атомах и корпускулах (молекулах и иных малых частицах); он представлял атомы как неделимые и способные к движению и взаимодействию: “Нечувствительные /материальные/ частицы должны различаться массою, фигурою, движением, силою инерции или расположением”. Это он заложил основы физической химии, превращающей ее из описательной науки в точную. “Физическая химия, — говорил он, — есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях”. В 1752-1753 гг. М. В. Ломоносов впервые читал для студентов курс “Введение в истинную физическую химию”.

Одним из шагов к конкретизации устройства микромира была разработка теории пространственного строения химических соединений — так называемой стереохимии; она касалась не только органических веществ, но и неорганических, то есть координационных соединений. В частности, стереохимия изучает пространственную изомерию: изомеры имеют одинаковый состав молекул и одинаковое химическое строение, но отличаются друг от друга расположением атомов в пространстве. Продолжением стереохимии стала топология — совсем уж конкретное описание форм молекул вплоть до их математического выражения.

Поставим перед собой задачу определить формы уже не молекул, а отдельных атомов, то есть займемся их топологией, зная в общих чертах, что атом представляет собой естественно скрученную торовую оболочку (микрозавихрение) из эфира. Но прежде окинем взором все многообразие атомарного мира, известного теперь как таблица Менделеева.

В коре нашей планеты обнаружены атомы с атомным весом от 1 (водород) до 238 (уран); искусственно получено несколько их разновидностей с весом до 272; но меньше водорода атомов не существует. Первоначально считалось, что атомы не похожи друг на друга, и каждый химический элемент существует сам по себе. Таких якобы непохожих элементов на Земле — 88; все они представлены в таблице Менделеева со своими именами, со своими атомными весами и со своими химическими характеристиками.

Однако более внимательное изучение микромира привело к признанию существования большого количества похожих элементов с отличающимися атомными весами; их назвали изотопами. Уже обнаружено около 1850 таких разновидностей; из них примерно 280 — стабильные изотопы, а 46 — природные радиоактивные в семействах тория-232, урана-238 и урана-235. Число изотопов с каждым днем все увеличивается, и можно даже предположить, что при более тонкой сортировке атомов по их атомным весам это число будет почти что неограниченно возрастать. И все же, несмотря на кажущуюся возникшую запутанность в атомном мире, по-прежнему незыблемой остается сама таблица Менделеева, как система химических элементов; в основе которой — периодический закон Д. И. Менделеева.

Датой открытия закона считается 1 марта (17 февраля по Православному календарю) 1869 года, когда Дмитрий Иванович завершил работу “Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве”; термин “периодический закон” (“закон периодичности”) ученый впервые употребил в конце 1870 года. Его формулировка закона гласит: “Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса”. (Более поздние корректировки формулировок закона, привязывающим его к неким зарядам неких ядер, согласно эфирной теории, не состоятельны и нами в расчет приниматься не будут.)

Принципом построения периодической системы является ее подразделение на группы и периоды; группы, в свою очередь, делятся на главные и побочные подгруппы: в каждой подгруппе — химические аналоги. Элементы подгрупп в большинстве групп обнаруживают между собой определенное сходство, главным образом в высших степенях окисления, которые чаще всего равны номеру группы. Период охватывает элементы, начиная со щелочных металлов и заканчивая инертным газом (исключение составляет первый период). Периодическая система состоит из семи периодов и восьми групп. Последний седьмой период в земных условиях не завершен, и нет никаких принципиальных ограничений на существование восьмого и последующих периодов.

В первый период включают водород и гелий; собственно даже это и не период, а отдельно стоящие элементы. А если исключить из него гелий и сместить его в начало следующего периода, как требует того эфирная теория (в этом мы убедимся чуть позже), то в первом периоде останется один только водород, место которому не находится нив одной из групп системы. Он проявляет свойства, общие со щелочными металлами и с галогенами.

Второй период, самый, пожалуй, интересный из всех; он начинается с лития и заканчивается инертным газом неоном; всего в него входят 8 элементов. Атом щелочного металла лития присоединяет исключительно только один атом кислорода, а атом следующего за ним бериллия — уже два. Далее следует бор, слабо проявляющий металлические свойства; его степень окисления +3. (Степень окисления определяет размер присоединения, а ее знак — перераспределение электронов при таком присоединении: положительный, когда атом теряет электроны, а отрицательный, когда забирает к себе.) Следующий за бором углерод — типичный неметалл, степень окисления которого бывает как +4, так и –4. Азот, кислород и фтор — все неметаллы; у азота высшая степень окисления +5, и соответствует она номеру группы. Кислород и фтор относятся к самым активным неметаллам.

Третий период (натрий … аргон) также содержит 8 элементов; характер изменения их свойств в основном подобен тому, что наблюдается во втором периоде. Особенности состоят в том, что магний, в отличие от бериллия, более металличен, как и алюминий по сравнению с бором. Кремний, фосфор, сера, хлор — типичные неметаллы; они проявляют высшие степени окисления, равные номеру группы.

Менделеев называл элементы второго и третьего периодов (по его словам — малых) типическими. Эти элементы — самые распространенные в природе; углерод, азот и кислород, как и водород, являются основными элементами органической и живой материи.

В четвертом периоде насчитывается уже 18 элементов, начиная со щелочного металла калия и кончая инертным газом криптоном. За калием следует щелочноземельный металл кальций, а далее следует ряд из десяти переходных металлов: скандий … цинк; большинство из них, кроме железа, кобальта и никеля, проявляют высшие степени окисления, равные номеру группы.

Пятый период (рубидий … ксенон) аналогичен четвертому; в обоих этих периодах особенности изменения свойств элементов по сравнению со вторым и третьим периодами — более сложные. Шестой период (цезий … радон) включает 32 элемента; в нем, кроме переходных металлов (лантан, гафний … ртуть), располагаются лантаноиды (церий … лютеций), причисляемые к редкоземельным элементам. Седьмой период — все прочие элементы, начиная с франция.

Разделение элементов на группы и подгруппы вызвано ярко выраженным изменением химических свойств внутри периодов. Например, у химических элементов второго и третьего периода от лития до неона и от натрия до аргона с возрастанием атомной массы свойства изменяются следующим образом:

Отдавая должное периодическому закону химических элементов и отмечая его системность, нельзя в то же время не упомянуть о том, что он далеко не идеален, и не потому, что ученые не до конца раскрыли его секреты, а по своей природе. Бросается в глаза такое исключение из закона: калий, имеющий меньшую атомную массу, чем аргон, должен был бы занимать место в периодической таблице перед ним; но он — щелочной металл, и его пришлось расположить после аргона. Таких перестановок в таблице оказалось три. Или еще: высшая валентность элементов отдельной группы в соединениях с кислородом должна определяться номером этой группы; но медь, относящаяся к первой группе, проявляет, например, двойную валентность, а фтор из седьмой группы никогда не бывает семивалентным. Особенно бросается в глаза нестабильность валентности: у некоторых элементов она может быть двойной, тройной и даже большей.

Будем надеяться, что выявление конфигурации атомов, производимое на основе эфирной теории и обозначенное нами как топология атомов, позволит объяснить и закономерности периодического закона и его исключения. В математике топология изучает свойства фигур, не изменяющиеся при деформациях, производимых без разрывов и склеиваний (математики говорят: при взаимно однозначных и непрерывных отображениях). В нашем случае топология будет определять варианты скручивания торовых оболочек, и точно также: без разрывов и склеиваний в прямом смысле.

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.