khimie.ru

Современной науке известны следующие агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное, плазма и нейтронный. В обычных условиях (земных) мы имеем дело с первыми тремя состояниями вещества, а потому можем с уверенностью утверждать, что периодический закон имеет силу — оправдывается только при обычных или сравнительно невысоких давлениях и температурах. С точки зрения химии, физики и геологии большой интерес вызывает то, как проявляет себя периодический закон химических элементов Менделеева в условиях сверхвысоких температур (плазма) и давлений (нейтронный состояние вещества).

При сверхвысоких давлениях, в миллионы и миллиарды атмосфер, валентные электроны из последних и предпоследних энергетических уровней атома «проваливаться» на глубинные вакантные подуровни, как это происходит в металла палладия уже при обычных условиях: 4d⁸5s² → 4d¹⁰5s°. Кроме того, атомы элементов сожмутся, ибо электронные слои приближаться к ядрам все ближе и ближе. Следовательно, при этих условиях у атомов внутренние электронные слои до конца заполнятся электронами, а на внешних электронов не будет. Таким образом, при очень высоких давлениях все химические элементы приближаться к металлам, вероятнее к платиновым. Именно такие процессы происходят в глубинах Земли.

Есть два мнения относительно внутренней структуры нашей планеты. Одни ученые утверждают, будто в центре ее находится массивное металлическое ядро, состоящее из металлов семей железа и платины. По мнению других, в центре Земли вообще нет никакого железного ядра, а вся планета состоит из тех же химических элементов, которые распространены в земной коре. Просто с приближением к центру Земли атомы элементов сильно сжимаются и плотность вещества возрастает многократно.

В недрах звезд под влиянием колоссальных сил притяжения атомы элементов сжимаются настолько сильно, что электроны падают на ядра. При этом электроны сливаются с протонами, образуя тяжелые изотопы элементов с меньшими порядковыми номерами, чем у исходных элементов. Так атомы могут исчезнуть вообще, и вещество будет состоять из одних нейтронов.

По мнению выдающегося советского астрофизика В. А. Амбарцумяна, на этом «одиссея» химических элементов не заканчивается. В безбрежной Вселенной есть такие гигантские скопления материи, под действием невероятно мощных сил гравитации вещество из нейтронного состояния переходит в состояния высшего порядка, когда уже нет ни электронов, ни протонов, ни нейтронов … Это так называемая «первичная материя». Взрываясь, она порождает «начальные пылинки вселенной» — элементарные частицы, атомы, ям в виде звездных миров разлетаются во все стороны от центра взрыва …

Что же будет происходить с атомами элементов при сверхвысоких температурах? Уже при температурах в десятки и сотни тысяч градусов элементы терять свои характерные химические признаки. Да это и понятно, ибо в таких условиях все валентные электроны полностью «испаряться» из атомов. Следовательно, плазма будет состоять из электронов и многозарядных положительно заряженных ионов, которые будут иметь конфигурацию благородных газов. По подсчетам ученых, в центре взрыва ядерного заряда, где температура достигает миллиона градусов, существуют атомы элементов, которым не хватает 20-30 и более электронов. В таком случае различие в химических свойствах между галогенами и щелочными металлами исчезать, поскольку все элементы приобретать признаков инертных (благородных) газов.

Рассмотренные случаи свидетельствуют об относительности периодического закона. Однако это не означает, что в плазменном или нейтронном состоянии вещества периодический закон исчерпал себя. Такое мнение было бы ошибочно. В разных условиях закон Д. И. Менделеева проявляется по-разному. Взаимные превращения элементов при сверхвысоких давлениях и сближение их свойств в плазменном состоянии еще раз свидетельствует о глубокой генетической взаимосвязи и взаимозависимости между всеми элементами, а также о том, что периодическое изменение свойств является только частным случаем этого фундаментального закона. Можно с уверенностью сказать, что изучение свойств химических элементов при сверхвысоких температурах и давлениях не только углубит содержание периодического закона, но и раскроет его новые, неизвестные аспекты.

Уже сейчас есть все данные о том, что нуклоны в атомных ядрах размещены не хаотично, а находятся на определенных энергетических уровней и подуровней. Об этом свидетельствует существование ядер-изомеров (ядерной изомерии), а также то, что вследствие радиоактивного распада ядер излучаются альфа-частицы и гамма лучи с определенными дискретными значениями энергий. Не за горами то время, когда будет создана периодическую систему ядер и элементарных частиц.

Успешно развивается и химия необычных атомов: электрон-позитрон, мезон-электрон подобное.

Следовательно, периодический закон никогда не потеряет своего значения, он вечен, как вечен мир, ибо несет в себе вечное движение. Сбываются слова Дмитрия Ивановича Менделеева: «Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает …»