Периодический закон и строение атома. Задача 1.

Хомозоиды живут в параллельном мире, имеющем следующий набор квантовых чисел:

n = 1, 2, 3, 4, ...

l = 0, 1, 2, ... (n – 1)

m_l= 0, +1, +2,...(+l)

m_s = ± 1/2

Постройте первые три периода Их периодической таблицы, сохраняя наши названия для элементов с соответствующими номерами.

1. Чем умываются хомозоиды?

2. Чем напиваются хомозоиды?

3. Напишите уравнение реакции между Их серной кислотой и гидроксидом алюминия.

Анализ решения.

Строго говоря, нельзя изменить одно из квантовых чисел, не затрагивая остальных. Поэтому все описанное ниже – не истина, а учебная задача.

Искажение почти незаметно – магнитное квантовое число становится ассимметричным. Впрочем, это означает существование в параллельном мире однополюсных магнитов и другие серьезные последствия. Но вернемся к химии. В случае s- электронов изменений не происходит (l = 0 и m_l = 0). Следовательно, водород и гелий там те же самые. Полезно вспомнить, что по всем данным именно водород и гелий являются самыми распространенными элементами во Вселенной. Это позволяет допустить существование подобных параллельных миров. Однако для p- электронов картина меняется. При l = 1 мы получаем два значения вместо трех: 0 и +1. Следовательно, имеется только две p- орбитали, на которых можно разместить 4 электрона. Длина периода уменьшилась. Строим "клетки-стрелочки":

Построение Периодической таблицы параллельного мира:

Периоды, естественно, стали короче (в первом 2 элемента, во втором и третьем – по 6 вместо 8. Очень весело воспринимаются изменившиеся роли элементов (названия за номерами сохраняем специально): инертные газы O и Si, щелочной металл F. Чтобы не запутаться, будем обозначать их элементы только символами, а наши – словами.

Анализ вопросов задачи позволяет разобрать значение распределения электронов на внешнем уровне для химических свойств элемента. Первый вопрос простой – водород = H, а кислородом становится C. Все сразу соглашаются, что без галогенов (N, Al и т.д.) параллельный мир не обойдется. Ответ на второй вопрос связан с решением проблемы – почему у нас углерод является "элементом жизни" и что будет его параллельным аналогом. В ходе обсуждения выясняем, что такой элемент должен давать "наиболее ковалентные" связи с аналогами кислорода, азота, фосфора, серы. Приходится немного пойти вперед и разобрать понятия гибридизации, основного и возбужденного состояний. Результат такого обсуждения – аналог этилового спирта BH₂BHCH.

При этом становится очевидным, что в параллельном мире мы лишились прямых аналогов нашей 3-й и 5-й (или 2-й и 6-й) групп. Например, элементы 3 периода соответствуют:

натрий	магний	алюминий	кремний	фосфор	сера	хлор	аргон
F	Ne	–	Na	–	Mg	Al	Si

Максимальные степени окисления: Na(+3), Mg(+4), Al(+5); однако приоритетными являются химические свойства и их периодическое изменение, к тому же длина периода уменьшилась.

Тогда ответ на третий вопрос:

Серная кислота + гидроксид алюминия = сульфат алюминия + вода

H₂MgC₃ + Ne(CH)₂ = NeMgC₃ + 2 H₂C

Или как вариант (прямого аналога алюминия нет):

3 H₂MgC₃ + 2 Na(CH)₃ = Na₂(MgC₃)₃ + 6 H₂C

Главный результат описанного "путешествия в параллельный мир" – понимание того, что бесконечное разнообразие нашего мира вытекает из не очень большого набора относительно простых законов. Примером таких законов являются разобранные постулаты квантовой механики. Даже небольшое изменение одного из них резко меняет свойства вещественного мира.