Переодическая система химических элементов. Генетический аспект - Горох А.В.
Скачать (прямая ссылка):
В атомах следующих восьми элементов, начиная с меди (Z = 29) и заканчивая криптоном (Z = 36), последовательно, без аномалий заканчивается формирование 3d-подуровня с десятью электронами и формируются 4s- и 4р-подуровни четвертого квантового слоя.
8
Построение электронных оболочек в атомах следующих девяти элементов, от рубидия (Z = 37) до родия (Z = 45), снова идет аномально. При несформированном или частично сформированном 4d-подуровне здесь формируется 5s-подуровень пятого квантового слоя - О, подобно тому как описывалось образование 4s-подуровня в атомах К - Ni при несформированном 3d-подуровне.
От палладия (Z = 46) до ксенона (Z = 54) идет безаномальное формирование электронных оболочек - полностью застраивается 4d-подуровень и формируются 5s- и 5p-подуровни.
Формирование электронных оболочек в атомах следующих 24 элементов, начиная с цезия (Z = 55) и заканчивая платиной (Z = 78), снова идет аномально. В одних атомах (Cs, Ba) при несформированном предыдущем пятом слое начинается формирование шестого квантового слоя ^-подуровня), а в других -от церия (Z = 58) до платины, якобы достраиваются внутренние 4f- и 5d-подоболочки при уже сформированном внешнем 6s-подуровне.
Электронные оболочки наиболее тяжелых атомов - от золота (79) до урана (92) и заурановых элементов строятся также аномально: при отсутствии 5^подуровня застраиваются 6s, 6p, 7s и 7p-подуровни и лишь затем формируется внутренняя 5^оболочка.
Целостная картина очередности заполнения энергетических уровней электронами в атомах, по современным представлениям [1 4] дана в табл. 1 и в табл. 1 Приложения.
Первое, на что хотелось бы обратить внимание, анализируя вышеизложенное, это на аномалии в очередности "застройки" энергетических уровней электронами, когда уровни с большим главным квантовых числом якобы застраиваются раньше уровней с меньшим п. Поскольку такая последовательность "застройки" уровней находится в противоречии с основным положением квантовой механики, согласно которому уровни с большим п не могут формироваться раньше уровней с меньшим значением главного квантового числа, то стали искать возможное объяснение этому. И одним из таких объяснений стало так называемое правило Клечковского [1 7], согласно которому общая энергия электрона определяется не столько значением главного квантового числа, сколько значением суммы главного и побочного (азимутального) квантовых чисел - n+l. Искусственность этого правила, не подкрепленного данными по энергии связи соответствующих электронов, очевидна. На наш взгляд, корректнее усомниться в реальности отмечаемых аномалий, чем прибегать к их объяснениям с позиций типа правила Клечковского.
9
Таблица 1
Сравнительная схема очередности заполнения квантовых слоев электронами в атомах по существующим представлениям и по данным настоящей работы
Номер квантового слоя и его наименование Количество последовательно присоединяющихся электронов
по существующим представлениям [14] по данным настоящей работы
1 (K) 2 2
2 (L) 8 8
3 (M) 8 18
4 (N) 2 18
3 (M) 10
4 (N) 6
5 (O) 2 32
4 (N) 10
5 (O) 6
6 (P) 2 32
4 (N) 14
5 (O) 10
6 (P) 6
7 (Q) 2
5 (O) 14
Нельзя также не отметить несогласованность традиционного словесного описания последовательности формирования электронных оболочек у атомов конкретных элементов, о чем говорилось выше, и схемы, представленной на рис.1. Обобщенная схема фактически перечеркивает представление о восходящей очередности присоединения электронов к ядрам - от легких элементов к тяжелым, а также утверждение, что любой последующий элемент сохраняет в себе электронную конфигурацию любого предшествующего. Это становится очевидным, если к решению вопроса об очередности формирования электронных оболочек атомов привлечь конкретные данные о потенциалах ионизации, величина которых и определяется величиной энергии связи соответствующего электрона с ядром. Так для ^-электрона, принадлежащего К-слою, величина энергии связи его с ядром (E1 s) определяется выражением
VEIT(1)
n
10
где: 13,606 - постоянная Ридберга; Z - заряд ядра;
п - главное квантовое число, равное 1. Следовательно, если формирование атомов, как было сказано ранее, шло из высокотемпературной плазмы, то естественно, что первый электрон должен был присоединиться в первую очередь к наиболее тяжелому ядру, с которым у него наибольшая энергия связи. Так, если для урана E1s = 115160 эВ, а для водорода всего 13,6 эВ, то естественно, что до тех пор, пока температура плазмы не снизится до значений, соответствующих 1 3,6 эВ, формирование атомов водорода невозможно. В атоме же урана и в атомах других элементов, более тяжелых чем водород, ^-подуровень несомненно сформируется раньше.
Поскольку энергия связи электронов глубоких уровней в атомах тяжелых элементов намного превышает величину 1 3,6 эВ и величину энергии связи внешних электронов у большинства легких элементов, то из этого следует, что картину " генетического описания построения элементов" надо рисовать в последовательности не от водорода до урана, а от тяжелых элементов к легким. При этом необходимо строго опираться на данные по величине энергии связи каждого из электронов в атомах каждого из элементов. Этим вопросам и будут посвящены следующие разделы.
