十二音律化学元素周期表的周期

王洪吉

（天津理工大学理学院，天津 300384）

摘要  周期函数的周期是常数，元素周期表的周期不是常数，因此存在不少问题。本人曾根据音乐理论中的十二平均律，以一个八度为周期，给出了一种十二音律化学元素周期表，解决了元素周期表中存在的一些问题。并根据量子力学理论得到了一些新结果。对一个周期函数来说，如果T是其周期，则往往2T、３T也是其周期。本文给出了十二音律化学元素周期表在不同周期的形式，讨论了在各个周期元素排列的规律。

关键词  周期函数；化学元素周期表； 十二平均律 

前两天有人在群里说：看不懂我的十二音律化学元素周期表的内容。我回答说：我把元素周期表的周期改了，改成了周期函数的周期，是一个最小的正常数。晚上回想起这件事，觉得如果T是周期，２T、３T也是周期，看看能不能总结出规律，能总结出规律也许以后就有用，于是就有了本文。

１.传统的元素周期表的周期   

国际纯粹与应用化学联合会网站上的元素周期表的周期不是常数，不符合周期函数中的周期的定义，是个准周期.随着周期增大,每个周期中元素个数增多，不能把所有元素都排列在表中的现象.这不仅使得元素周期表不能呈现完整性，而且有些元素的周期现象未能全部体现出来。

在国际纯化学和应用化学学会网站上的元素周期表中，镧系和锕系各有15种元素，共30个元素。而根据量子力学理论，f电子最多只能有14个，镧系和锕系共28个元素。

元素周期表中的大壳层是根据主量子数定义的，一个周期对应一个大壳层。但在元素电子排列中，但是电子的排列是不按照周期和壳层来排列。能量与主量子数和副量子数有关，有能级交错现象，外层电子排列过程比较复杂,有不少例外。

有些元素在与其它元素一起组成分子时,或有的元素电离时，不是把最外围能量最高的电子拿去,而是先把里面的电子能级提升,把里面的电子拿去。这样做不符合能量最低原理.

具有满壳层的s电子的元素电离能比较高。例如：如Be，Mg,等比后面的元素的电离能要高。但是有例外，如Ca，Sr,分别比后面的元素Sc和Y电离能要低。对于这些例外，不能根据原子物理和量子力学理论来解释。

有一些元素的排列不能满足构造原理。例如，Cr是一种异常元素。Cr元素的排列与排列规则不符。Cr的外层电子排列为3d⁵4s.按照法则预测它的3d轨道应该有4个电子，4s轨道应该有2个电子。

某些元素在周期表中的位置存在争议。比如，到底哪些元素应该排列在第三族。按照传统的元素周期表，第三族包括Sc、Y、La和Ac；而基于电子壳层结构，越来越多的人却认为后两个元素应该由Lu和Lr取代。

量子力学在解释原子的特定性质方面做得很好，然而，元素周期表以及与其有关的量子力学理论，仍需要近一步的修正和改进。

２.十二音律化学元素周期表简介   

周期性是各种自然现象的普遍规律。化学元素周期表的周期不是严格的周期，不满足自然现象普遍存在的周期规律。应该把元素周期表的周期改为周期函数的周期。把有关元素周期表的量子力学理论进行修改，这样解决了上面提出的元素周期表理论中存在的多个问题。见本人的著作《八元数数学物理原理》其中一章：十二音律化学元素周期表。

十二音律元素周期表中包括周期（主量子数）、音律（族）。由于音律分阴阳，所以周期表中还有阴阳的区分，十二音律中的黄钟、太簇、姑洗、蕤宾、夷则、无射属于阳律，大吕、夹钟、仲吕、林钟、南吕、应钟属于阴律。见表1.

采用十二族、十二音律恰好把钄系和锕系元素都排列在元素周期表中，而且在这部分元素中没有留下空格，排列的很自然。表中的颜色仍然采用普通元素周期表中的颜色。

新的元素周期表共有13个周期.原来元素周期表的第一周期、第二周期与新元素周期表重合，相一致。原来元素周期表的第三周期、第四周期、第五周期与新元素周期表不同，分别包含了新元素周期表的两个周期。原来元素周期表的第六周期、第七周期也与新元素周期表不同，分别包含了新元素周期表的三个周期。

新的元素周期表的周期是一个八度，是个常数，符合数学上严格的周期函数的周期的定义。在十二音律化学元素周期表中，各周期、各族元素之间的关系，可以通过音程关系来解释和确定。

３.周期为多个八度的十二音律化学元素周期表   

周期为两个八度的元素周期表见表2，共有７个周期，第７个周期尚未排满。其优点是在这个元素周期表中，第２和第３周期的元素排列方式完全相同。

周期为三个八度的元素周期表见表3，共有５个周期，第５个周期尚未排满。这个元素周期表的优点是表中，第３和第４周期的元素排列方式完全相同。

表２　十二音律化学元素周期表

表２　两个八度的十二音律化学元素周期表

表３　三个八度的十二音律化学元素周期表