Чтение онлайн

на главную

Жанры

Избранные научные труды
Шрифт:

Кроме завершения образования группы четырёхквантовых орбит у элементов шестого периода мы наблюдаем вторую стадию образования группы пятиквантовых орбит, проявляющуюся в семействе платиновых металлов, а также первую предварительную ступень образования шестиквантной электронной группы в радиоактивном, химически инертном газе радоне, замыкающем период. В атоме этого элемента мы должны предполагать существование 2 одноквантовых, 8 двухквантовых, 18 трёхквантовых, 32 четырёхквантовых, 18 пятиквантовых орбит и, кроме того, внешнюю симметрическую конфигурацию 8 электронов в шестик вантовых орбитах, состоящую из двух подгрупп но четыре электрона на 61 и 62– орбитах.

Фундаментальное отличие нашей модели от статической модели Лэнгмюра состоит в том, что мы рассматриваем конфигурации электронов, движущихся один около другого с большими скоростями, так что электроны «внешних» групп проникают во время своего обращении в область орбит электронов «внутренних»

групп. Независимо от этого мы видим, что порядок следования электронных групп атома, который мы получаем, прослеживая последовательное присоединение электрона, существенно отличен от расположения групп в теории Лэнгмюра. Аналогично приёму, применённому для объяснения различия свойств элементов четвертого периода но сравнению с элементами предыдущих периодов, Лэнгмюр объясняет свойства элементов шестого периода тем, что в атоме кроме слоёв соответственно с 2, 8, 8, 18 и 18 электронами, использованных для интерпретации элементов предыдущих периодов, имеется ещё слой с 32 местами для электронов; этот последний слой полностью заполняется у радона 1.

1 Следующий абзац добавлены в сб.: «Drei Aufs"atze…».— Прим. peд.

[В связи с вопросом о расположении групп в атоме, затронутом в докладе, интересно указать, что недавно в Journal of the American Chemical Society появилась работа Бэри, в которой пересматриваются химические свойства элементов на основании представлений, аналогичных взглядам Льюиса и Лэнгмюра. Бэри подчёркивает, что объяснение свойств элементов последующих периодов может быть значительно проще, чем у Лэнгмюра. Нужно предположить — подобно тому, как это делает Ладенбург,— что возникновение четвертого и пятого периодов связано с завершением заполнения внутренних электронных групп; появление семейства редких земель в шестом периоде также объясняется подобным же завершением заполнения внутренней группы атома. Такое воззрение уже высказывал Вегард в связи с его исследованиями рентгеновских спектров. Бэри упоминает о моей первой заметке в «Nature», в которой в общих чертах излагается развиваемая здесь картина атома, однако не высказывается по вопросу о причине возникновения и устойчивости различных электронных групп в атоме.]

Переходя, наконец, к седьмому и последнему периоду системы элементов, мы вправе ожидать появления семиквантовых орбит в нормальном состоянии атома. В нейтральном атоме радия кроме конфигурации электронов, соответствующей радону, появляются два электрона на 71– орбитах. Эти электроны во время своего обращения будут не только проникать в области орбит с меньшим главным квантовым числом, но и на такие расстояния от ядра, которые меньше радиусов внутренних одноквантовых орбит. Свойства элементов седьмого периода очень напоминают свойства элементов пятого периода. В противоположность шестому периоду в начале седьмого нет элементов, аналогичных редким землям. В полном соответствии с тем, что мы говорили об отношении свойств элементов четвертого периода к элементам пятого периода, приведённое выше обстоятельство объясняется тем, что эксцентрическая 54– орбита соответствует более слабой связи 79-го электрона в атоме элемента седьмого периода, чем связь 47-го электрона на круговой орбите элемента шестого периода; разница в прочности связи этих электронов на 61– орбите и на 51– орбите остаётся незначительной.

Таблица

Элемент

Атом

ный

номер

Число электронов на орбитах

n

k

1

1

2

1

2

2

3

1

3

2

3

3

4

1

4

2

4

3

4

4

5

1

5

2

5

3

5

4

5

5

6

1

6

2

6

3

6

4

6

5

6

6

7

1

7

2

7

3

Гелий

2

2

Неон

10

2

4

4

Аргон

18

2

4

4

4

4

Криптон

36

2

4

4

6

6

4

4

Ксенон

54

2

4

4

6

6

6

6

6

6

4

4

Радон

86

2

4

4

6

6

6

8

8

8

8

6

6

6

4

4

?

118

2

4

4

6

6

6

8

8

8

8

8

8

8

8

6

6

6

4

4

Как

известно, седьмой период до сих пор остаётся доконченным, так как мы не знаем ни одного элемента с атомным номером более 92; по всей вероятности, это связано с радиоактивностью последних элементов системы. По-видимому, атомные ядра с зарядом, большим 92e, недостаточно устойчивы и не могут наблюдаться в тех условиях, в которых мы изучаем свойства элементов. Довольно заманчивая задача — набросать картину строения атомов с порядковым номером больше 92, образующихся путём присоединения и связывания электронов в поле ядра, и отсюда определить химические свойства этих гипотетических элементов. Я не предполагаю, однако, останавливаться на этом вопросе, так как развитая мной интерпретация свойств фактически наблюдаемых веществ делает для вас и без того ясным способ подхода к решению такой задачи. Лучшей сводкой результатов наших соображений, может быть, послужит таблица, содержащая символическое представление строения атомов благородных газов, замыкающих первые шесть периодов системы элементов. Чтобы яснее оттенить общую тенденцию, в таблице приведена также предполагаемая конфигурация электронов атома следующего элемента с теми же свойствами, что и остальные благородные газы.

[Для дальнейшей иллюстрации результатов, изложенных в докладе, на рис. 4 даётся такое расположение периодической системы элементов, в котором делается попытка наглядного изображения связи между периодами и ступенчатым образованием электронных групп в атоме с возрастанием атомного номера. Это развитие электронных групп отмечается на таблице рамками, в которые заключается ряд элементов, в атомах которых постепенно образуется «внутренняя» электронная группа. В четвертом и пятом периодах имеются, например, простые рамки, указывающие на полное завершение группы электронов на трёхквантовых орбитах и на предпоследнюю ступень развития группы четырёхквантовых орбитах. В шестом периоде понадобилось ввести две рамки, охватывающие одна другую; внутренняя рамка соответствует последней ступени развития группы четырёхквантовых орбит, сказывающейся в появлении редких земель; это происходит в том месте системы, где начинается уже третья ступень развития группы пятиквантовых орбит, отмеченная внешней рамкой. В связи с этим нужно отметить, что число элементов, заключённых во внутреннюю рамку, меньше, чем общее число элементов, относящихся к редким землям. Относительно конца этого семейства, как известно, существует неопределённость, проистекающая от того, что элемент с атомным номером 72 с достоверностью неизвестен. Однако теория позволяет заключить, как это и отмечено на схеме, что электронная группа с четырёхквантовыми орбитами полностью сформирована уже у лютеция (атомный номер 71). Этот элемент должен быть поэтому последним в ряду веществ с аналогичными свойствами в первой половине шестого периода; на месте элемента с порядковым номером 72 следует ожидать элемент, по своим физическим и химическим свойствам являющийся гомологом циркония и тория. Этот пункт указан уже Бэри в связи с его соображениями, изложенными выше. В седьмом, незаконченном периоде рамка, начерченная сплошной чертой, указывает на третью ступень развития электронной группы с шестиквантовыми орбитами, которая начинает заполняться у актиния. Пунктирная рамка отмечает предпоследнюю ступень развития группы с пятиквантовыми орбитами, не наблюдавшуюся до сих пор, но относительно которой можно предполагать, что она начинает заполняться вскоре после урана, если уже не в самом уране. Линии, соединяющие элементы различных периодов, указывают на сходство химических и физических свойств соответствующих элементов. Подобное изображение периодической смены свойств элементов предложено более 20 лет назад Юлиусом Томсеном; такое представление даёт большую свободу сравнения свойств элементов с представлениями о строении атомов, чем обычные способы изображения.

Рис. 4

Исключительное положение элементов, заключённых в рамки, в отношении гомологичности отмечается на рис. 4 тем, что ни одна соединительная линия не проведена между такими элементами, которые занимают неодинаковое положение относительно рамок, несмотря на большое сходство многих из таких веществ в различных отношениях. В обычных изображениях периодической системы, например, отмечается прямо или косвенно большое сходство в химическом отношении алюминия и скандия: оба элемента определённо электроположительны и трёхвалентны. Это объясняется сходным строением трёхвалентных ионов этих элементов; на основании наших более детализированных представлений о строении атомов следует, однако, ожидать существенной разницы во многих физических свойствах алюминия и скандия, так как характер связи трёх последних электронов в обоих случаях весьма различен. Таким образом, например, непосредственно объясняется большое различие сериальных спектров алюминия и скандия. Несмотря на то, что спектр скандия ещё недостаточно изучен, можно утверждать, что указанное различие значительно более резко, чем, например, между дуговыми спектрами натрия и меди; эти последние спектры обладают совершенно аналогичной структурой, если только не обращать внимание на абсолютное значение спектральных термов, как это уже ранее отмечено в докладе.

Поделиться:
Популярные книги

По дороге пряностей

Распопов Дмитрий Викторович
2. Венецианский купец
Фантастика:
фэнтези
героическая фантастика
альтернативная история
5.50
рейтинг книги
По дороге пряностей

Кодекс Охотника. Книга XXV

Винокуров Юрий
25. Кодекс Охотника
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
6.25
рейтинг книги
Кодекс Охотника. Книга XXV

Авиатор: назад в СССР 10

Дорин Михаил
10. Покоряя небо
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Авиатор: назад в СССР 10

Герой

Бубела Олег Николаевич
4. Совсем не герой
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
9.26
рейтинг книги
Герой

Все не так, как кажется

Юнина Наталья
Любовные романы:
современные любовные романы
7.70
рейтинг книги
Все не так, как кажется

Поход

Валериев Игорь
4. Ермак
Фантастика:
боевая фантастика
альтернативная история
6.25
рейтинг книги
Поход

Возрождение Феникса. Том 2

Володин Григорий Григорьевич
2. Возрождение Феникса
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
альтернативная история
6.92
рейтинг книги
Возрождение Феникса. Том 2

Эффект Фостера

Аллен Селина
Любовные романы:
современные любовные романы
5.00
рейтинг книги
Эффект Фостера

На границе империй. Том 5

INDIGO
5. Фортуна дама переменчивая
Фантастика:
боевая фантастика
попаданцы
7.50
рейтинг книги
На границе империй. Том 5

Мужчина моей судьбы

Ардова Алиса
2. Мужчина не моей мечты
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
8.03
рейтинг книги
Мужчина моей судьбы

Волк 5: Лихие 90-е

Киров Никита
5. Волков
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Волк 5: Лихие 90-е

Право налево

Зика Натаэль
Любовные романы:
современные любовные романы
8.38
рейтинг книги
Право налево

Кодекс Крови. Книга V

Борзых М.
5. РОС: Кодекс Крови
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Кодекс Крови. Книга V

Последний Паладин. Том 7

Саваровский Роман
7. Путь Паладина
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Последний Паладин. Том 7