Периодическая система элементов Д. И. Менделеева. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева - система хим. элементов, отражающая периодич. закон Менделеева - периодич. зависимость физ. и хим. свойств элементов от их ат. веса (в совр. формулировке - от заряда ядра элемента, т. е. от ат. номера в П. с. э.). Первую П. с. э. Менделеев предложил в 1869, а в 1871 разработал т. н. короткую форму (сходную с совр. П. с. э.), получившую признание после того, как были открыты элементы, для к-рых Менделеев оставил в П. с. э. незаполненные клетки. Новое развитие П. с. э. получила после открытия радиоактивности (1896), изотопии [Ф. Содди (F. Soddy), 1913] и Мозли закона (1913). Полное научное объяснение П. с. э. осуществлено на основе квантовой механики.
Все известные хим. элементы образуют 8 вертикальных столбцов - групп (табл.), обозначаемых римскими цифрами, все группы состоят из двух подгрупп - а и б (напр., VII группа делится на подгруппу марганца и подгруппу галогенов); иногда подгруппы а и б наз. главной и побочной соответственно. Номер группы в П. с. э. соответствует высшей положит. валентности элемента. Свойства элементов в подгруппах а изменяются закономерно. Так, в подгруппе щелочных металлов (I a)увеличение ат. номера Z сопровождается повышением химической активности, тогда как в подгруппе галогенов (VII а)наблюдается обратная зависимость.
Горизонтальные ряды П. с. э. наз. периодами (их 7) и обозначаются араб. цифрами. Внутри каждого периода наблюдается б. или м. равномерный переход от активных металлов через менее активные металлы и слабоактивные неметаллы к очень активным неметаллам и, наконец, к инертным газам.
В каждом периоде, начиная с 4-го, между II и III группами находятся ряды переходных элементов - металлов со сходными хим. свойствами. 15 переходных элементов 6-го периода, начиная с лантана, практически не различимые по свойствам, наз. лантаноидами или редкоземельными элементами. В 7-м периоде также имеется ряд очень сходных металлов - актиноидов.
Структура П. с. э. полностью отвечает порядку заполнения электронных оболочек и слоов в атомах. Число хим. элементов в периоде равно числу электронов в слое, к-рое определяется в соответствии с Паули принципом ,запрещающим существование в атоме электронов в одинаковом квантовом состоянии. Состояние электрона определяют 4 квантовых числа: главное квантовое число п = 1, 2, 3,..., орбитальное (азимутальное) квантовое число l = 0, 1, 2, ..., п - 1, магн. квантовое число m_l = 0,1,2, ...,l и спиновое квантовое число m_s =1/2. Каждому значению l соответствуют 2l + 1 значений m_l, а каждому значению m_l - 2 возможных значения m_s. Т. о., замкнутая оболочка, характеризуемая определёнными значениями п и l, содержит 2(2l + 1) электронов. Макс. число электронов в слое с определённым п равно:

Т. о., замкнутая s-оболочка (l = 0) содержит 2 электрона, р-оболочка (l= 1) - 6 электронов, d-оболочка (l = 2) - 10 электронов и т. д. Число же электронов в слоях (число элементов в периодах) с n = 1, 2, 3, 4,... составляет 2, 8, 18, 32, ... соответственно.
Свойства атомов элементов определяются числом электронов во внеш. электронной оболочке, поэтому элементы, имеющие одинаковое строение внеш. оболочки, принадлежат к одной группе П. с. э. Элементы с замкнутой внеш. оболочкой являются инертными газами. Для лёгких элементов сначала заполняются слои с меньшим, а затем с большим значением п; внутри слоя сначала заполняется s-, затем р- и т. д. оболочки. В переходных элементах порядок заполнения оболочек и слоев нарушается, т. к. состояния с большими значениями п могут иметь меньшую энергию, чем состояния с меньшим п и большим l. В результате s-, р-оболочки застраиваются раньше, чем d- и f-оболочки (см. Атом ).Все переходные элементы являются металлами (в зависимости от застраивающейся оболочки их иногда называют d- или f-элементами), входят в б-подгруппы соответствующих групп П. с. э., их свойства с ростом Z меняются не резко.
П. с. э. не завершена, конечное число элементов в ней не определено. Элементы с Z > 95 были синтезированы искусственно, время жизни изотопов этих элементов крайне мало. Работы по синтезу и теоретической интерпретации свойств изотопов элементов с Z > 107 продолжаются.

Литература по

Кедров Б. М., Трифонов Д. Н., О современных проблемах периодической системы, М., 1974; Учение о периодичности. История и современность, под ред. Д. Н. Трифонова, М., 1981; Химия и периодическая таблица, под ред. К. Сайто, пер. с япон., М., 1982.

В. Г. Дашевсхий.

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира