Шангин Юрий Александрович

Природа никак не может быть нелогичной;

нелогичной может быть только мысль.       

Григорий Ландау, философ, критик.

Как много мы знаем и как мало мы понимаем!

Альберт Эйнштейн

   В восьмом издании книги Д. И. Менделеева «Основы химии», вышедшем в свет в 1906 году [1] и в десятом

(втором посмертном) издании этой же книги, вышедшем  в 1931 году [2], периодическая таблица [ПТ] химических

элементов Д.И. Менделеева выглядит несколько непривычно для большинства читателей (Приложение 1). Она

состоит из двенадцати рядов и девяти групп, причем начинается не с первой группы, а с нулевой. Эта группа

располагается в левой части таблицы и в неё помещены  инертные газы [ИГ].

   «Нулевой» группу назвали потому, что инертные (благородные) газы, как тогда считали, не могут вступать в

химические реакции и имеют нулевую валентность.  А если группа «нулевая», то и располагаться в ПТ она

должна перед первой группой, то есть в левой части таблицы. Но в этом случае, нельзя было исключить, что в

природе может существовать некий химически инертный элемент более легкий, чем водород. Эта гипотеза и

стала камнем преткновения.  Д.И. Менделеев предполагал, что такой элемент существует. И даже не один, а

два. Один из них «ньютоний» должен был располагаться в ПТ левее и выше  водорода, а второй - «короний»,

располагаться  в нулевой группе первого ряда таблицы, то есть слева от водорода. Но ньютоний и короний  так и

не были ни обнаружены в природе,  ни синтезированы.  А поскольку необходимость размещать в ПТ два

упомянутых элемента отпала, то появилась возможность графически переформатировать таблицу, перенеся

группу инертных газов в её правую часть. Что и было сделано.

   Но  вопросы о том,  нужна ли  в ПТ нулевая группа как таковая, а если нужна, то где она должна располагаться

остались не решенными.  Если нулевую группу изъять, то в короткопериодном варианте ПТ инертные газы

оказываются в  восьмой группе, вместе с  подгруппами железа,  рутения и осмия. Это вносит в логику ПТ явный

диссонанс, поскольку свойства инертных газов очень сильно отличаются от свойств  других элементов восьмой

группы. Или можно, как иногда делают, переименовать  «нулевую» группу в «девятую» и поместить её с правой

стороны короткопериодной таблицы. Тогда возникает вопрос, а почему в «девятую»? По какому признаку

инертных газов?

   В соответствии с сегодняшними представлениями о строении атомов химических элементов, гипотетический

«ньютоний», вероятно, можно было бы классифицировать  не как химический элемент, а как элементарную

частицу.  Но  о том, что элементарные частицы существуют как таковые, а тем более того, как они могут быть

устроены, тогда никто ещё и не предполагал.  Вероятно, поэтому Д. И. Менделеев  рассматривал «ньютоний»

как химический элемент с минимальной атомной массой.  То есть гипотеза  Д.И. Менделеева о  существовании

«ньютония» попросту почти на век опередила свое время и существовавший тогда уровень знаний о строении

атомов.

   Как  отмечает автор «Периодической системы элементарных частиц» А. А. Тюняев  [3]: «Периодический закон

Менделеева формулируется как зависимость свойств химических элементов от величины заряда их атомных

ядер. Элементарные частицы не являются атомными ядрами, поэтому они под определение этого периодического

закона попасть не могут».

   Несколько лет назад о правомерности или неправомерности изъятия из ПТ нулевого периода было несколько

публикаций [3 - 5], но вопрос о «правильном» местоположении группы ИГ  так и остался дискуссионным.

   Казалось бы, какая разница, на правом или на левом краю таблицы будут располагаться ИГ.  Ведь в обоих

случаях ИГ являются неким  совершенно необходимым «разделителем» – границей,  отделяющей химические

элементы образующие сильные щелочи от их антиподов - элементов образующих сильные кислоты.  То есть ИГ

являются в периодической системе нейтральным переходным звеном между  элементами с близкими зарядами

ядер, атомы которых, по строению, отличаются друг от друга всего на 2 электрона, но при этом имеют

совершенно противоположные свойства.

   Правомерность помещения  группы инертных газов, как в правую, так и в левую часть ПТ можно  обосновывать

по-разному, например, исходя из того,  какое «правильное» строение должны иметь электронные оболочки атомов

элементов, начинающих и завершающих  периоды.

   Если  исходить из того, что открывать период  должен  элемент, атом которого имеет на внешней  электронной

оболочке  минимальное количество электронов,  то первым должен стоять щелочной металл с валентностью

один.  В этом случае, по логике,  периоды должны оканчиваться элементами, атомы которых  имеют на внешней

электронной оболочке максимальное для данного периода число электронов, то есть инертными газами. Но в

этом случае валентность ИГ должна быть  восемь, а не ноль.

   Возможен другой подход, при котором первым в периоде будет стоять «базовый» элемент.  То есть электронная

оболочка атома этого элемента должна иметь такое строение, чтобы на его  основе, можно было

«сформировать»  электронные схемы атомов всех остальных элементов периода, последовательно добавляя по

одному электрону. В этом случае первым должен стоять инертный газ с его завершенной внешней электронной

оболочкой. Тогда, строение электронных оболочек атомов всех остальных элементов периода,  можно

рассматривать  как производные от электронной оболочки атома элемента находящегося в нулевой группе,  то

есть от инертного газа. Именно в таком формате обычно изображают  строение атомов элементов в краткой

форме  в таблицах электронных конфигураций [6].  Например, все элементы  третьего периода изображают как

производные от неона, четвертого периода от  аргона и так далее.

   Однако при таком расположении ИГ все они смещаются на один период вниз.  В результате, в каждом периоде

ПТ появляется один элемент, у которого количество электронных оболочек атома не совпадает с номером

периода.  То есть не совпадает с применяемым сегодня определением понятия «период», по которому все атомы

элементов входящих в период  должны иметь одинаковое количество электронных оболочек,  численно равное

номеру периода.

   Несколько по-другому позволяют взглянуть на возможное расположение нулевой группы таблицы 1 и 2.  В

обеих этих вариантах  Периодической таблицы лантаноиды и актиноиды перенесены из выносных табличек к ПТ в

её  основную часть,  а при размещении элементов по группам учитывалось, наряду с другими показателями,

также  суммарное  количество валентных электронов у их атомов [7].  Физический смысл термина «суммарное

количество валентных электронов» означает, что учитываются все электроны атома потенциально способные

принимать участие в химических реакциях, а не только электроны внешнего слоя.  То есть к валентным

относятся и электроны внутренних слоев атома, имеющие энергию близкую к энергии электронов внешнего слоя.

   В таблице 1 нулевой группы нет.  Инертные газы размещены в 18 группе.   Лантаноиды и актиноиды по

суммарному количеству валентных электронов полностью вписались в формат таблицы. Все элементы

заканчивающие периоды имеют завершенные электронные оболочки, а суммарное количество валентных

электронов у них равно нулю.

   Таблица 2 начинается с нулевой группы, в которой размещены инертные газы.  В таком варианте ПТ периоды

начинаются с элементов, имеющих суммарное количество валентных электронов равное нулю,  а не

заканчиваются ими.   При этом периоды заканчиваются элементами с незавершенными электронными

оболочками.

   Основные отличия этих двух вариантов Периодической таблицы  -  с расположением группы инертных газов в

начале и в конце периодов, приведены в таблице 3.

   В таблице 3 видно, что каждый из двух рассмотренных вариантов размещения группы инертных газов имеет

свои  достоинства и  свои недостатки. При этом оба варианта достаточно логичны и, в принципе, не противоречат

друг другу, а просто позволяют увидеть  ПТ с разных точек зрения.

   Таким образом,  показатель суммарного  количества валентных электронов является ещё одним фактором,

подтверждающим возможность  сохранения  в Периодической таблице нулевой группы и её расположения  в

левой части ПТ,  как это было предложено Д.И. Менделеевым.

Литература

1. Д. Менделеев.  Основы химии. 8-е издание, вновь исправленное и дополненное. С.- Петербург, Типолитография

М. П. Фроловой, Галерная улица, №6. 1906. - 814 с.

2. Д. Менделеев.  Основы химии. Десятое (второе посмертное) издание просмотренное и дополненное. Том

первый. Государственное научно-техническое издательство. М. Л. 1931. - 639 с.

3. Тюняев А.А. Периодическая система элементарных частиц. Organizmica (Организмика), 2012, № 4 [108].

4. Родионов В.Г. Место и роль мирового эфира в истинной таблице Д.И.

Менделеева http://forum.rustimes.com/index.php?topic=189.0

5. Рязанцев Г. Проблема «нулевых» в работах Менделеева. Наука и жизнь, 2014, №2.

с.76. http://www.nkj.ru/archive/articles/23734/

6. Электронные конфигурации нейтральных атомов в основном состоянии Электронная конфигурация

7.  Шангин Ю. А. Периодическая  таблица химических элементов.  Новый

взгляд http://www.ntpo.com/fizika/alternativnaya-fizika/40121-periodicheskaya-tablica-himicheskih-elementov-novyy-vzglyad.html

Шангин Юрий Александрович

Санкт- Петербург

E-mail: y.shangin@mail.ru

12 апреля 2016 год