Периодическая система элементов и к ней квантовая механика

-1-

Научный прогресс на рубеже тысячелетий

Педагогические науки

и современные методы преподавания

Стариков В.С.

г.Рубежное Луганская область

Периодическая система элементов

и к ней квантовая механика

Современную Периодическую систему элементов Д.И.Менделеева (ПСЭ) предоставляют в учебниках и в наглядных пособиях, где содержится: название элементов, символ элементов большинство его ставят в цветах указывая семейственность элементов, периоды, группы , электронную структуру, атомную массу иногда в ПСЕ указывают ряды. В тоже время предоставляют новые варианты ПСЭ или открывая элементы всегда указывается порядковый номер (заряд ядра), а затем к какой семейственности этот элемент относится, то есть какой электрон в подуровне в него застраивается.

В учебнике [1] для вуза говорится : «Вычисление вероятности нахождения электрона в данном месте атома(молекулы) и его энергия – сложная математическая проблема. Она решается с помощью волнового уравнения Шредингера.

Волновое уравнение Шредингера. В 1926г. Эрвин Шредингер предложил уравнение получившие название в о л н о в о е у р а в н е н и е Ш р е д и н г е р а, которое в квантовой механике играет такую же роль, какую закон Ньютона играет в классической механике.»

-2-

В учебнике [2] говорится : «Это сложное деффиринциальное уравнение, которое точное решения лишь для очень простых систем, какой например является атом водорода.»

На первом и втором форзаце в учебниках [1] , [2] находятся короткая и длиннопериодная форма ПСЕ, где водород помещен как в первую так и во вторую группу первого периода.

Как же здесь понимать вероятность нахождения электрона от ядра и почему не применили уравнение Шредингера , если оно имеет точное решение.

Такое расположение водорода в ПСЭ говорит, что электроны все одинаковы хотя их располагают по группам и еще о том, что они одинаковы в ПСЭ дают перескок электронов или группируют в одну группу,как в ІІІ или VIII группу или просто в группе слово «свойства» и т.д.

В учебнике [1] мы видим такое высказывание : «Волновая функция являющая ее решением уравнения Шредингера называется орбиталью.»

Дальше смотрим высказывание.

Квантовые числа. Орбиталь можно однозначно описать с помощью набора целых чисел: Называющие квантами их обозначают : n – главным квантовым числом, l – орбитально квантовое число, m_l – магнитно квантовое число.

В учебнике [3] встречаем такое высказывание «Электроны, которые движутся в орбиталях близкого размера образуют электронные слои. Электронные слои называются также энергетические уровни.

Энергетические уровни нумеруются от ядра : 1,2,3,4,5,6,7. Иногда их обозначают буквами соответственно К,L,M,N,O,P,Q. Целое число обозначающее номер уровня называется главным квантовым числом.»

-3-

Смотрим таблицу 2.1 в этой книге [3] данные этой таблици существуют и в других учебных книгах.

Таблица 2.1

Главное квантовое число, типы и числа орбиталей, и максимальное число электронов на подуровнях и уровнях.

Энергетический уровень n.	Число подуровней равно	Орбиталь	Число орбиталей		Максимальное число электронов
Энергетический уровень n.	Число подуровней равно	Орбиталь	в подуровне	в уровне равно n.	на подуровне	на уровне
K(n=1)	1	1s	1	1	2	2
L(n=2)	2	2s 2p	1 3	4	2 6	8
M(n=3)	3	3s 3p 3d	1 3 5	9	2 6 10	18
N(n=4)	4	4s 4p 4d 4f	1 3 5 7	16	2 6 10 14	32

Сравнивая эти показатели этой таблицы 2.1 с ПСЭ и расположение электронов на уровне имеется не совпадение в энергетическом уровне – n(период) [1] начиная с третього периода.

Это можно более подробнее увидеть в [4], [5], [6], где классическая формула 2n²уже в III периоде не работает, то есть в таблице 2.1 главное квантовое число n .

Смотрим заселенность орбиталей [7] « Все экспериментальные данные подтверждают такое предложение. Подобно этому анализируя спектральные данные мы определяем максимальную заселенность каждым орбитам отрицательным зарядом в таблице 3.2

-4-

Допустимое число электронных зарядов на атомных орбиталях Таблица 3.2

Тип орбиталей

Максимальное число отрицательных зарядов

Из этой таблицы 3.2 можно сказать все типы орбиталей начинаются с 1 и завершаются максимальным числом.

Рассмотрим малые периоды относительно типа орбиталей.

В первом периоде S – орбиталь максимальное число равно 2.

Во втором и третьем периоде электроны застраиваются с 1-го по 8-ой в учебниках объясняется, что первые 2 электрона относятся к S- это максимальное число 2 , остальные к P – это максимальное число равно 6. В пособие по химии для поступающих в вуз [8] говорится в : «§2.8 – Теоретическое обоснование периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

…инертный газ аргон(z=18), 3s и 3p – подуровни которого полностью заполнены, электронная формула аргона : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶.»

Резюме : малые периоды в ПСЭ выполнили таблицу 3.2

Приступим к большим периодам

Рассмотрение больших периодов мы произведем в таком порядке.

-5-

1)Обратим внимание на первые 2 элемента, где одна S- орбиталь содержит максимальное число 2 .

2)На последние 8 (восемь) элементов где участвует инертный газ. Все инертные газы завершаються орбиталью p⁶.

Получается что в больших периодах последние 8 элементов в периоде содержит еще вторую s орбиталь – с максимальным числом 2, и 6 элементов с орбиталью максимальное число 6. Отсюда выходит что таблица 3.2 не соответствует ПСЭ так как в ней имеется одна s- орбиталь с максимальным числом равным 2, а в больших периодах содержится 2s – орбиталь с максимальными числами по 2.

Вот откуда идет путаница с d – орбиталью, то есть написанию в ПСЭ в последнем ряду в больших периодах d¹⁰. В одной ПСЭ в последнем ряду пишут d¹⁰,в другой ПСЭ в последнем ряду не пишут d¹⁰то есть не могут прийти к точному решению.

Ведь необходимо обратить внимание почему Н.Бор в своей ПСЭ (лестничная форма) d-элементы выделил в рамке и их было 8. В тоже время Д.И.Менделеев создал VIII групп и до сих пор идет не объяснение этого явления.

В «Периодической таблице элементов. Бог силен во Ввселенной. Закона Д.И. Менденлеева» (ПТЭБСВЗМ) смотри приложение 1, дает последовательное заполнение элементов, поэтому видно недостатки в других периодических системах. В тоже время дает прогноз расположения элементов в таблице с указанием семейственности, застройки электронов в порядковом номере, к какой группе, периоду и ряду относится.

-6-

Распределение электронов в элементах с f- орбиталью и их заполнение в периодах. Таблица 4

Тип орбитали		f	f	f	f	f	f	f	f	f	f	f	f	f	f
Порядковый номер электрона		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
В ПТЭБСВЗМ	Лантаноиды	58	59	60	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71
	Актиноиды	90	91	92	93	94	95	96	97	98	99	100	101	102	103
	VIII Период	122	141	142	143	144	145	146	147	148	149	150	151	152	153
В ПСЭ 1998 [10]	Лантаноиды		58	59	60	61	62	63 64		65	66	67	68	69	70 71
	Актиноиды		91	92	93		94	95 96		97	98	99	100	101	102 103
	VIII Период
В ПСЭ 1988 [9]	Лантаноиды	58		59	60	61	62	63 64		65	66	67	68	69	70
	Актиноиды		91	92	93		94	95 96	97		98	99	100	101	102
	VIII Период

Из таблицы 4 можно видеть, что в ПТЭБСВЗМ f – орбиталь одинаково заполняется как в VI ,так и в VII VIII, в периодах то есть по 14 f элементов. В ПСЭ различных изданий имеется один и тот же электрон застраивающийся в двух порядковых номерах элемента. Также таблица 4 показывает,что из 14 максимального числа, то есть из 14 электронов есть электроны которые не имеют порядковых номеров, также можем увидеть что порядковые номера №71 и №103 относятся к d орбитали.

-7-

Таблица 5

Распределение электронов в элементах с d-орбиталью и их заполнениями.

Тип орбитали		d	d	d	d	d	d	d	d	d	d	d
Порядковый номер электрона		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
В ПТЭБСВЗМ	IV Период		21	22	23	24	25	26	27	28
	V Период		39	40	41	42	43	44	45	46
	VI Период		57	72	73	74	75	76	77	78
	VII Период		89	104	105	106	107	108	109	110
	VIII Период		121	154	155	156	157	158	159	160
В ПСЭ 1998 [10]	IV Период		21	22	23		24 25	26	27	28		29
	V Период		39	40		41	42 43		44	45		46
	VI Период	58	57	72	73	74	75	76	77		78	79
	VII Период	94	89	104	105	106	107	108	109	110
В ПСЭ 1988 [9]	IV Период		21	22	23		24 25	26	27	28		29
	V Период		39	40		41	42 43		44	45		46
	VI Период		57 71	72	73	74	75	76	77		78	79
	VII Период		89 103	104	105	106	107

Таблица 5 показывает что в ПТЭБСВЗМ d-орбиталь заполняется стабильно как в IV, V, VI, VII, VIII периодах,но в ПСЭ разных изданий не только отличаются, но и существует то, что один и тотже электрон размещен в разных порядковых номерах, а также из максимального числа 10 в d – орбитали есть электроны которые не получают порядкового номера.

В источнике [4] мы можем увидеть, как выглядит кривая при заполнении d – орбитали то есть l – орбитально квантовое число.

Такое заполнение в ПСЄ с s-,d- и f- орбиталями приводит к тому что расчеты квантовой механики не могут соответствовать правильному решению.

-8-

Теперь внимательно вдумаемся в такие слова [8] «Именно в этом смысле говорят о слоистой структуре электронной оболочки атома, подразумевая при этом под понятием слоя электронной оболочки совокупность электронов обладающих одинаковым квантовым числом.»

Обратим внимание на выше сказанное: «…о слоистной структуре электронной оболочки атомов. Когда же посмотрим на предлогаемую «Периодическую таблицу элементов. Бог силен во вселенной. Закона Д.И.Менделеева.» мы видим что в больших периодах хорошо видна слоистность элементов например : в VIII периоде имеется 22-31 рядах s,p -элементы в 29,30 рядах d- элементы в 24,28,29 рядах f- элементы, в 25,27 рядах g-элементы, в 26 ряду h – элементы, в тоже время имеется слоистность в структуре размещения электронов атома, это расстановка по группам, где предоставляется группа каждой семейственности.

Таким образом горизонтальный показатель это ряд, а вертикальный показатель это группа – получается клетка-место, где должен находится элемент и там же указывается какой застраивается электрон.

Данная предлагаемая таблица построена на простых законах и правилах взята из природы.

Например: взяты планетарные построения. Второе, движение электрона рассматривалось, что простой дождевой червь не может двигаться по пути другого дождевого червя так как там – на этом пути – питания для него не будет, а будут его отходы, отходы в которых нуждаются другие виды , но не виды дождевого червя.

В учебниках не указывается, что электроны все различны и они находятся на различных линиях движения. В тоже время повторяемость периодов не объясняется и не объединяется в диады, как это делается в природе.

-9-

В материалах конференции [11] нами предоставлялась контрольная « Электронно – периодическая таблица для инертных газов» по которой контролируется сколько элементов в периоде и каким элементов будет заканчиваться период а также какая будет у него электронная структура но главное то , что при построении предлагаемого варианта придерживались к такому правилу « Мир интересен тем что он разнообразен от бесконечно малой величины до бесконечно большой и нужно знать, где остановиться их рассматривать о начале и конце этих величин, «…диады, периоды, ряды, группы, заряд ядра, электроны, частицы, …» Об этих материях в частицах знает Бог. Зная количество материи в единице (порция – квант) за единицу может браться «Божественная частица» поэтому водород и поставлен не в I группу а в VII группу, вот эта причина и дала написать в названии предлагаемой таблице «Бог силен во Вселенной».

Многие ученые стараются предложить убрать эти слова в названии, но они были написаны еще в 50-ых годах прошлого столетия, когда не признавали Бога, а сейчас даже президенты принимая присягу дают клятву ложа одну руку на сердце а другую на Божественную книгу, и говорят «… да поможет Бог».

В настоящее время объединились ученые и работают на большом адронном коллайдере, стараются открыть «Частицу Бога» которую – теоретически предсказал Петер Хиггсон в 1960-1964 году, но предлагаемая ПТЭБСВЗМ построена в 50-ых годах прошлого столетия, где учитывались «частицы Бога» поэтому оставлены пустые клетки перед водородом и в тоже время «частицы Бога» дали разнообразие семейственности даже неизвестным элементам . Смотри приложение 1.

-10-

Литература :

1. Н.С. Ахметов Общая неорганическая химия М.Высшая школа 1981.

2. В.В. Фролов Химия. М.Высшая школа 1975.

3. Г.П. Химченко Пособие по химии. Для поступления в вузы.Москва новая волна 2006.

4. Стариков В.С. Периодическая таблица надстраивается и улучшается в изучении//Наука і Освіта. 2003. Матеріали международной наукові – практічной конференціЇ «Наука і Освіта 2003.» Дніпропетровськ. -2003.- Т. 16. – с 42-46.

5. Стариков В.С Первичные проблемы квантовой механики к современной Периодической системе элементов Д.И.Менделеев «БалГРАД-БГ» ООД 2008. Материалы за 4 международно научно практичную конференцию». «Наука пространства на Европа – 2008». – София. – 2008. Т.28 . – с.16-19.

6. Стариков В.С Периодический закон – инновация.// Наука і освіта. 2006. Матеріали II международної науково практичної конференції «Дні науки -2006» - Дніпропетровськ. – 2006.-Т.15.-С.78-85.

7. Дж. Компбал Современная общая химия М.Мир 1975.

8. Л.А. Корольков Основы неорганической химии. Пособие для учителей М.Просвещение 1982.

9. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева УДК 541.9(083.816) М.1986 и 1988 Изд.Химия.

10. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева из ученика Н.В. Романов Загально та неорганічна хімія». Киев. Ірпінь 1998р.

11. Стариков В.С. Современное преподавание – сила науки и государства в будущем// Наука і освіта 2005 матеріали VII міжнародної науково практичної конференції “Наука і освіта 2005г.» .-Дніпропетровськ.-2005 год. Т.41.-С.25-28.

-11- Приложение 1