Квантовая механика и общественные науки

 

Применение комплексных цепей Маркова при анализе проблем общественных наук обусловлено, прежде всего, наличием внутренних связей, существенной корреляции, своего рода фазировки, которые необходимо учитывать при разработке моделей поведения определенных совокупностей людей. Здесь чисто вероятностный подход не всегда оправдан. Так, степень воздействия внешней информации на отдельного человека определяется не только его личными качествами, но и системой его взаимосвязей, определенным коррелированным состоянием данной совокупности людей. Поэтому наряду с комплексными цепями Маркова для моделирования некоторых процессов, например формирования общественного мнения, могут быть непосредственно использованы квантовые когерентные методы.

 

Контрольные вопросы

 

1.     Оптика.

2.     Соотношения неопределенностей.

3.     Принцип соответствия в физических теориях.

4.     Трактовки квантовой механики.

5.     Принцип дополнительности.

6.     Квантовая механика и естественные науки.

7.     Квантовая механика и общественные науки.

 

Лекция 7. Периодическая система химических элементов

 

Периодическая система химических элементов – упорядоченное множество химических элементов, их естественная классификация. Она является графическим (табличным) выражением периодического закона химических элементов. Закон был открыт Дмитрием Ивановичем Менделеевым 1 марта 1869 г. и сформулирован следующим образом: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». До разработки модели строения атома Э. Резерфордом и Н. Бором причина периодического изменения свойств химических элементов оставалась непонятной. Она получила объяснение, когда было доказано, что порядковый номер элемента в системе численно равен заряду ядра его атома, а распределение электронов по оболочкам и подоболочкам вокруг ядра подчиняется определенным закономерностям. В результате появилась современная формулировка периодического закона: свойства элементов периодически изменяются по мере роста зарядов ядер (Z) их атомов.

 Структура периодической системы основана на вычленении в ней периодов и групп элементов. Каждый период (за исключением первого) начинается щелочным металлом и заканчивается инертным газом; первый период содержит лишь два элемента – водород и гелий. Числа элементов в последующих периодах таковы: второй и третий содержат по 8 элементов, четвертый и пятый – по 18, шестой и седьмой (он пока не завершен) – по 32. Как видно, числа элементов в соседних периодах попарно повторяются, и в этом заключается важная структурная особенность периодической системы. Число групп в системе равно 8. Каждая группа подразделяется на главную (а) и побочную (б) подгруппы. Распределение по главным и побочным подгруппам определяется спецификой электронных конфигураций их атомов.

 В зависимости от того, заполнение какой именно подоболочки происходит в атомах элементов по мере увеличения заряда ядра Z, все элементы подразделяются на s-, p-, d- и f-элементы. В главные подгруппы входят только s- и p- элементы, а в побочные – d-элементы. Что касается f-элементов (лантаноиды и актиноиды), то принято помещать их в клетки, соответственно, лантана (Z = 57) и актиния (Z = 89), a расшифровка их совокупностей дается внизу таблицы. Первый период содержит только 1s-элементы, второй и третий, 2s - и 2р-элементы и 3s- и 3p-элементы, соответственно. В шестой и седьмой периоды помимо d-элементов входят также f-элементы.

 Как известно, емкость электронных оболочек в атомах равна 2 (К-оболочка), 8 (L-оболочка), 18 (М-оболочка), 32 (N-оболочка) и т. д. Таким образом, только в атомах элементов первого и второго периодов наблюдается заполнение соответствующих электронных оболочек до полной емкости. Во всех последующих периодах дело обстоит иначе. В них включаются элементы, электронные оболочки атомов которых ранее оставались недостроенными. Например, в четвертом периоде после 4s-элементов появляются 3d-элементы. Подобное ступенчатое заполнение подоболочек является еще одной структурной особенностью системы.

 Характер изменения химических свойств элементов в периодах по мере возрастания Z всецело определяется особенностями строения их атомов. Все s-, d- и f-элементы являются металлами, тогда как среди p-элементов значительную часть составляют неметаллы. В рядах s- и p-элементов их свойства при переходе от предыдущего к последующему изменяются достаточно резко. Это объясняется тем, что здесь имеет место заполнение внешних электронных оболочек. У d-элементов застраиваются предшествующие оболочки, и потому изменение свойств происходит более плавно. Что касается f-элементов, то в данном случае происходит построение третьих снаружи оболочек, обусловливающее их большое химическое сходство. Особенно это проявляется у лантаноидов (4f-элементы), которые чрезвычайно похожи друг на друга, особенно в преобладающем у них трехвалентном состоянии. Однако актиноиды (5f-элементы) характеризуются гораздо более широкой гаммой валентных состояний (от II до VII), и поэтому их химия гораздо богаче, чем у лантаноидов. Вообще говоря, у элементов седьмого периода появляются отчетливые аномалии в характере периодического изменения свойств по мере увеличения Z. Это связано с некоторым нарушением закономерной последовательности построения отдельных электронных подоболочек.

 Номер группы в периодической системе соответствует значению высшей валентности, проявляемой входящими в нее элементами. Изменение свойств элементов в главных и побочных подгруппах по мере роста Z происходит достаточно закономерно, хотя и здесь наблюдаются свои особенности. Побочные подгруппы в системе появляются, начиная с четвертого периода. Свойства элементов а- и b-подгрупп в каждой группе заметно отличаются.

 Современные варианты графического изображения периодической системы, разумеется, не безупречны. Так, водород оказывается единственным элементом, не имеющим определенного места в периодической системе (его помещают и в Iа- и в VIIa-подргуппах, хотя «сходство» этого элемента со щелочными металлами или галогенами чисто формальное). Спорно размещение инертных газов в VIII группе вместе с элементами семейства железа и платиновыми металлами. До середины 1960-х гг., когда удалось синтезировать фториды ксенона, все инертные газы помещались в нулевой группе. И до сих пор только для ксенона и криптона получены более или менее устойчивые химические соединения, а для гелия и неона они едва ли могут быть получены, так что их размещение в нулевой группе было закономерным. Далее, существуют различные точки зрения относительно размещения в периодической системе элементов с Z > 89, т.е. тория, протактиния, урана и трансурановых элементов. Уподобление ряда актиноидов ряду лантаноидов (они расположены внизу таблицы друг под другом) с точки зрения современных достижений химии трансурановых элементов выглядит не очень убедительным. Можно сказать, свойства химических элементов настолько многообразны, что все особенности их периодического изменения невозможно непротиворечиво отразить в каком-либо универсальном варианте периодической системы.

 В настоящее время неизвестно конечное число элементов, охватываемых периодической системой. Пока удалось синтезировать лишь единичные атомы с Z = 116, которые «живут» сотые доли секунды. Столь же короткой продолжительностью жизни характеризуются и атомы с Z = 110 – 114. Поэтому даже не делалось попыток оценить их свойства. За этими элементами пока еще не закреплены определенные названия, и символы их в таблице отсутствуют. Предел синтеза новых тяжелых элементов неизвестен.