ОЦЕНКА  СТРУКТУРНОЙ  ОРГАНИЗАЦИИ  ПЕРИОДИЧЕСКОЙ  СИСТЕМЫ  ХИМИЧЕСКИХ  ЭЛЕМЕНТОВ  (ПС)  МЕТОДАМИ  СТИ

Алматова  Зарина

Жаулыбай  Жандос

класс  11,  многопрофильная  специализированная  школа  №  27  г.  Актобе

Агишева  Алмагуль  Абилкаировна

научный  руководитель,  канд.  хим.  наук,  старший  преподаватель,  Актюбинский  государственный  педагогический  институт,  Казахстан

Объектом  познания  синергетической  теории  информации  (СТИ)  являются  информационно-количественные  аспекты  отражения  дискретных  системных  образований.  Согласно  информационному  закону  отражения  СТИ  информация,  отражаемая  системой  через  совокупность  своих  частей,  разделяется  на  отраженную  и  неотраженную  части,  первая  из  которых  —  аддитивная  негэнтропия  отражения  ()  —  характеризует  структуру  системы  со  стороны  ее  упорядоченности,  а  вторая,  энтропия  отражения  (S),  является  показателем  структурного  хаоса.  При  этом  в  любой  системе  A  с  фиксированным  числом  элементов  m(A)  —  при  структурных  преобразованиях  без  изменения  числа  элементов  системы  сумма  порядка  и  хаоса  сохраняется  [1]. 

В  качестве  обобщенной  характеристики  структурной  организации  системных  образований  используют  R-функцию:  .  Для  произвольной  системы  А  с  числом  элементов  m(A),  разделенной  по  какому-либо  признаку  на  N  частей  B₁,  B₂,  ...  ,  B_N  с  числом  элементов  в  каждой  части  соответственно  равным  m(B₁),  m(B₂),  ...  ,  m(B_N)  .  Тогда  формулы  аддитивной  негэнтропии  и  энтропии  отражения  имеют  вид:

,  . 

И 

...Значения  R-функции  показывают,  что  и  в  какой  мере  преобладает  в  структурной  организации  системы:  хаос  или  порядок.  Если  ,  то  в  структурной  организации  системы  преобладает  порядок,  когда    —  хаос.  Если  ,  то  хаос  и  порядок  уравновешивают  друг  друга,  структурная  организация  системы  является  равновесной. 

Рисунок  1.  График  R-функции  электронных  систем  атомов  химических  элементов  в  плоскости  орбитального  квантового  числа

Электронные  системы  атомов  химических  элементов  состоят  из  конечного  множества  электронов,  число  которых  равно  порядковому  номеру  элементов  (Z)  в  ПС.  Рассматривая  эти  системы  в  плоскости  какого-либо  квантового  числа,  можно  с  помощью  R-функции  оценивать  соответствующую,  например,  структурную  организацию  систем.

Если  в  качестве  системных  объектов  взять  совокупности  электронов  с  одинаковым  значением  l,  то  есть,  s,  p,  d,  f  совокупности  и  обозначить  количество  электронов  в  них  через  ,  то  для  атома  криптона,  Подставляя  в  формулу  R-функции  с  учетом,  получаем  И  .

Расчет  значений  R-функции  в  плоскости  орбитального  квантового  числа  для  электронных  систем  химических  элементов  (рисунок  1)  выявил  периодический  характер  зависимости  R-функции  от  порядкового  номера  элемента,  которую  можно  разделить  на  четыре  основных  периода  (Т-периода),  границы  которых  проходят  по  максимумам  R-функции  у  химических  элементов  с  Z  =  2,  18,  54,  118.  Количество  элементов  в  периодах  (m(T_N),  где  N  —  номер  Т-периода)  равно: 

В  СТИ  эти  периоды  названы  орбитально-волновыми  периодами  структурной  организации  электронных  систем  атомов  химических  элементов  (Т-периодами),  которые  соответствуют  подобным  периодам  (р-периодам)  казахстанских  химиков  [2,  3,  4].

В  структурной  организации  электронных  систем  химических  элементов,  рассматриваемых  в  плоскости  орбитального  квантового  числа,  присутствует  вторичная  периодичность.  Каждый  орбитально-волновой  период  делится  на  два  полупериода  с  одинаковым  количеством  элементов:  При  этом  каждый  орбитально-волновой  период  охватывает  два  химических  периода  (  —  номер  периода)  с  одинаковым  числом  элементов  ,  то  есть:

Соответственно,  все  орбитальные  полупериоды  в  точности  совпадают  с  химическими  периодами  и  равны  с  ними  по  числу  элементов.  Орбитальные  полупериоды  (химические  периоды)  обозначаются  символом  t_n.

Количество  элементов  в  химическом  периоде  зависит  от  того,  к  какому  периоду  структурной  организации  он  принадлежит. 

Количество  элементов  в  химических  периодах:  Применяя  последнюю  формулу  к  семи  известным  химическим  периодам  периодической  системы  Д.И.  Менделеева,  получаем  числовой  ряд:  2,  8,  8,  18,  18,  32,  32,  члены  которого  в  точности  соответствуют  количеству  их  элементов.  При  этом  первый  орбитальный  период  по  своей  сущности  является  орбитально-волновым  полупериодом.

Во  всех  орбитальных  периодах  структурной  организации  электронных  систем  атомов  химических  элементов  орбитальное  квантовое  число  принимает  ряд  значений,  максимальное  из  которых    выражается  формулой:  ,  а  общее  число  этих  значений  равно,  соответственно,  номеру  периода  N.  При  этом  в  каждом  орбитальном  полупериоде  наблюдаются  все  N  значений  орбитального  квантового  числа,  а  соответствующее  число  s,  p,  d,  f  электронов  в  атомах  их  элементов  (как  и  число  самих  s,  p,  d,  f  элементов)  достигает  величины: 

В  орбитальных  полупериодах  число  электронов  с  данным  значением  орбитального  квантового  числа    связано  с  номером  орбитального  периода,  в  котором  они  впервые  появились,  зависимостью: 

Заменяя  N  на  ,  получаем  общую  формулу  числа  электронов  при  данном  значении  орбитального  квантового  числа,  хорошо  известную  из  курса  теории  строения  атома: 

Число  элементов  в  орбитальном  полупериоде  конкретизируется  в  виде  формулы:    из  которой  в  отношении  числа  элементов  орбитально-волновых  периодов  (как  и  в  отношении  числа  образующих  их  электронов)  следует:  .

В  химических  периодах  максимальное  значение  орбитального  квантового  числа  у  электронов  атомов  их  элементов  подчиняется  условию:

то  есть  орбитальное  квантовое  число  в  химических  периодах  принимает  ряд  значений  .  Можно  констатировать,  что  информационно-синергетическая  теория  ПС  подтвердила  некоторые  несоответствия  традиционной  ПС,  ранее  указанные  в  работах  наших  соотечествеников  [2,  3,  4].

Так,  согласно  теории  Нурлыбаева  И.Н.  предлагается  ввести  понятие  подобных  периодов  (р_n-периодов),  где  р₁-период  включает  первый  химический  период,  р₂-период  объединяет  второй  и  третий  химические  периоды,  р₃-период  —  четвертый  и  пятый  химические  периоды,  р₄-период  —  шестой  и  седьмой  химические  периоды.  Им  же  предлагается  математическое  выражение  периодического  закона  в  виде  Z  =  2p_n²,  аналогичное  выражению  ,  выведенному  согласно  аппарату  СТИ.  По  Нурлыбаеву  И.Н.,  количество  элементов  в  химических  периодах  ПС  Д.И.  Менделеева  равно  удвоенному  квадрату  номера  подобного  периода,  к  которому  они  принадлежат.  Таким  образом,  химическая  наука  находится  на  пути  переосмысления  сущности  периодического  закона,  в  частности,  возможного  изменения  базового  понятия  главного  квантового  числа.

Список  литературы:

1.Вяткин  В.Б.  Структурная  организация  электронных  систем  атомов  химических  элементов  в  свете  синергетической  теории  информации  //  Ergo.  Проблемы  методологии  междисциплинарных  исследований  и  комплексного  обеспечения  научно-исследовательской  деятельности.  Вып.  4.  Екатеринбург:  УрО  РАН,  2005.

2.Нурлыбаев  И.Н.  О  формулировке  периодического  закона//Вестник  КазНУ.  Сер.  химическая,  №  4.  —  2004  —  С.  583.

3.Нурлыбаев  И.Н.,  Семкина  К.Ю.  О  формулировке  периодического  закона  и  подобии  периодов  периодической  системы  Д.И.  Менделеева  //  XIX  Менделеевс.  съезд  по  общей  и  прикл.  химии.  Тезисы  докл.  —  Волгоград.  —  2011.  —  том  4.  —  С.  561.

4.Нұрлыбаев  И.Н.,  Иманғалиева  Б.С.  Д.И.  Менделеевтің  периодтық  заңының  тұжырымдамасын  қорыту  //  Вестник  КазНУ.  Сер.  химическая,  №  4  (64).  —  2011  г  —  С.  176.