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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
音 律 周期 | I 黄钟阳 | II 大吕阴 | III 太簇阳 | IV 夹钟阴 | V 姑洗阳 | VI 仲吕阴 | VII 蕤宾阳 | VIII 林钟阴 | IX 夷则阳 | X 南吕阴 | XI 无射阳 | XII 应钟阴 |
1 | 1 H | 2 He | ||||||||||
2 | 3 Li | 4 Be | 5 B | 6 C | 7 N | 8 O | 9 F | 10 Ne | ||||
3 | 11 Na | 12 Mg | 13 Al | 14 Si | 15 P | 16 S | 17 Cl | 18 Ar | ||||
4 | 19 K | 20 Ca | 21 Sc | 22 Ti | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 Fe | 27 Co | 28 Ni | ||
5 | 29 Cu | 30 Zn | 31 Ga | 32 Ge | 33 As | 34 Se | 35 Br | 36 Kr | ||||
6 | 37 Rb | 38 Sr | 39 Y | 40 Zr | 41 Nb | 42 Mo | 43 Tc | 44 Ru | 45 Rh | 46 Pd | ||
7 | 47 Ag | 48 Cd | 49 In | 50 Sn | 51 Sb | 52 Te | 53 I | 54 Xe | ||||
8 | 55 Cs | 56 Ba | 57 La | 58 Ce | 59 Pr | 60 Nd | 61 Pm | 62 Sm | 63 Eu | 64 Gd | 65 Tb | 66 Dy |
9 | 67 Ho | 68 Er | 69 Tm | 70 Yb | 71 Lu | 72 Hf | 73 Ta | 74 W | 75 Re | 76 Os | 77 Ir | 78 Pt |
10 | 79 Au | 80 Hg | 81 Tl | 82 Pb | 83 Bi | 84 Po | 85 At | 86 Rn | ||||
11 | 87 Fr | 88 Ra | 89 Ac | 90 Th | 91 Pa | 92 U | 93 Np | 94 Pu | 95 Am | 96 Cm | 97 Bk | 98 Cf |
12 | 99 Es | 100 Fm | 101 Md | 102 No | 103 Lr | 104 Rf | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds |
13 | 111 Rg | 112 Cn | 113 Nh | 114 Fl | 115 Mc | 116 Lv | 117 Ts | 118 Og |
表2 两个八度的十二音律化学元素周期表
音 律 周期 | I 黄钟阳 | II 大吕阴 | III 太簇阳 | IV 夹钟阴 | V 姑洗阳 | VI 仲吕阴 | VII 蕤宾阳 | VIII 林钟阴 | IX 夷则阳 | X 南吕阴 | XI 无射阳 | XII 应钟阴 |
1 | 1 H | 2 He | ||||||||||
3 Li | 4 Be | 5 B | 6 C | 7 N | 8 O | 9 F | 10 Ne | |||||
2 | 11 Na | 12 Mg | 13 Al | 14 Si | 15 P | 16 S | 17 Cl | 18 Ar | ||||
19 K | 20 Ca | 21 Sc | 22 Ti | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 Fe | 27 Co | 28 Ni | |||
3 | 29 Cu | 30 Zn | 31 Ga | 32 Ge | 33 As | 34 Se | 35 Br | 36 Kr | ||||
37 Rb | 38 Sr | 39 Y | 40 Zr | 41 Nb | 42 Mo | 43 Tc | 44 Ru | 45 Rh | 46 Pd | |||
4 | 47 Ag | 48 Cd | 49 In | 50 Sn | 51 Sb | 52 Te | 53 I | 54 Xe | ||||
55 Cs | 56 Ba | 57 La | 58 Ce | 59 Pr | 60 Nd | 61 Pm | 62 Sm | 63 Eu | 64 Gd | 65 Tb | 66 Dy | |
5 | 67 Ho | 68 Er | 69 Tm | 70 Yb | 71 Lu | 72 Hf | 73 Ta | 74 W | 75 Re | 76 Os | 77 Ir | 78 Pt |
79 Au | 80 Hg | 81 Tl | 82 Pb | 83 Bi | 84 Po | 85 At | 86 Rn | |||||
6 | 87 Fr | 88 Ra | 89 Ac | 90 Th | 91 Pa | 92 U | 93 Np | 94 Pu | 95 Am | 96 Cm | 97 Bk | 98 Cf |
99 Es | 100 Fm | 101 Md | 102 No | 103 Lr | 104 Rf | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds | |
7 | 111 Rg | 112 Cn | 113 Nh | 114 Fl | 115 Mc | 116 Lv | 117 Ts | 118 Og |
表3 三个八度的十二音律化学元素周期表
音 律 周期 | I 黄钟阳 | II 大吕阴 | III 太簇阳 | IV 夹钟阴 | V 姑洗阳 | VI 仲吕阴 | VII 蕤宾阳 | VIII 林钟阴 | IX 夷则阳 | X 南吕阴 | XI 无射阳 | XII 应钟阴 |
1
| 1 H | 2 He | ||||||||||
3 Li | 4 Be | 5 B | 6 C | 7 N | 8 O | 9 F | 10 Ne | |||||
11 Na | 12 Mg | 13 Al | 14 Si | 15 P | 16 S | 17 Cl | 18 Ar | |||||
2
| 19 K | 20 Ca | 21 Sc | 22 Ti | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 Fe | 27 Co | 28 Ni | ||
29 Cu | 30 Zn | 31 Ga | 32 Ge | 33 As | 34 Se | 35 Br | 36 Kr | |||||
37 Rb | 38 Sr | 39 Y | 40 Zr | 41 Nb | 42 Mo | 43 Tc | 44 Ru | 45 Rh | 46 Pd | |||
3
| 47 Ag | 48 Cd | 49 In | 50 Sn | 51 Sb | 52 Te | 53 I | 54 Xe | ||||
55 Cs | 56 Ba | 57 La | 58 Ce | 59 Pr | 60 Nd | 61 Pm | 62 Sm | 63 Eu | 64 Gd | 65 Tb | 66 Dy | |
67 Ho | 68 Er | 69 Tm | 70 Yb | 71 Lu | 72 Hf | 73 Ta | 74 W | 75 Re | 76 Os | 77 Ir | 78 Pt | |
4
| 79 Au | 80 Hg | 81 Tl | 82 Pb | 83 Bi | 84 Po | 85 At | 86 Rn | ||||
87 Fr | 88 Ra | 89 Ac | 90 Th | 91 Pa | 92 U | 93 Np | 94 Pu | 95 Am | 96 Cm | 97 Bk | 98 Cf | |
99 Es | 100 Fm | 101 Md | 102 No | 103 Lr | 104 Rf | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds | |
5 | 111 Rg | 112 Cn | 113 Nh | 114 Fl | 115 Mc | 116 Lv | 117 Ts | 118 Og |
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