О причине периодичности в изменении свойств химиче

1. Введение.

Прошло 150 лет после открытия ДИ Менделеевым закона периодического изменения свойств химических элементов. Написаны тысячи томов научной литературы, посвященных этому закону, казалось бы, всё ясно. И всё же, мы считаем необходимым, снова вернуться к этому вопросу [1,2]. В чём же главная причина периодичности изменения свойств химических элементов?
Ответ на этот вопрос даётся в любом справочнике и учебнике по химии: «Причиной  периодического изменения свойств химических элементов является периодичность структур электронных слоев и оболочек атомов». То есть предпочтение отдаётся структуре электронных оболочек и полностью игнорируется роль ядра атома, где сосредоточена практически вся масса атома и, которое своим вращением и массой задаёт структуру электронных оболочек. По нашему мнению наряду с массой ядра его частота вращения является основным параметром, определяющим физические и химические свойства химических элементов.
Ранее показано[3], что между индексом электроотрицательности элементов I и комплексом (m;с -1)0,5, m- масса и ;c- частота вращения ядра, наблюдается практически линейная связь с коэффициентом корреляции 0,97. Индекс электроотрицательности интегрально охватывает все химические свойства элементов. Поэтому можно говорить о прямой связи между химическими свойствами массой и частотой вращения ядер элементов.
Связь между параметрами ядра (масса и частота вращения) становится понятной, если микро гравитационное поле, образуемое вращающимся ядром, рассматривается как упруго-вязкое тело. На поверхности вращающегося ядра образуется пограничный слой, в  котором в результате сдвиговой деформации возникает радиально направленное усилие. Это усилие сжимает, придавливает поле к ядру и вызывает его вращение в виде пограничного слоя. Увеличение частоты вращения ядра приводит к повышению радиального усилия, что сопровождается дальнейшим сжатием и уменьшением радиуса атома. Оказалось, что частота вращения ядра растёт при увеличении его массы. В свою очередь масса увеличивается вследствие последовательного синтеза ядер. Следовательно, частота связана с синтезом элементов.
После достижения критической частоты вращения ядра и величины сжатия поля происходит срыв пограничного слоя и резкое (скачкообразное) увеличение радиуса атома. Подобный процесс повторяется в каждом периоде Периодической таблицы. Таким образом, периодичность в изменении свойств химических элементов связана с взаимодействием двух основных параметров атома, его массой и частотой вращения ядра и закладывается во время синтеза элементов.
2. Оценка частоты вращения ядер химических элементов.

К сожалению, теоретическая физика устанавливает запрет на использование понятия частота вращения ядра в практических расчетах: «В частности, было бы совершенно бессмысленным представлять себе собственный момент элементарной частицы, как результат ее вращения „вокруг собственной оси“» [4]. И только используя жанр «гипотезы», можно позволить себе рассматривать этот вопрос и косвенным путём оценить частоту вращения ядра и её роль в периодическом  изменении свойств элементов.
В основу рассматриваемой проблемы, как уже упоминалось, положены представления об упруго-вязких свойствах микро гравитационного поля, образуемого ядром. Комбинируя их с гидродинамическими аналогиями при образовании пограничных слоёв на поверхности вращающихся тел, можно предположить, что радиусы атомов помимо массы ядра зависят от скорости его вращения. Это предположение хорошо согласуется с предложенной ранее [1,2] уточнённой формулой разрешённых орбит Н.Бора:
r = n2(gmc/c;c)0,5,    (1)         k = (gmc/c;c)0,5      ( 2)
где r – орбитальный радиус, n – главное квантовое число, g – константа микро гравитации 1,847.1028 см3/гс2, mc – масса ядра, с – скорость света, ;с – частота вращения ядра, k- коэффициент пропорциональности в уравнении Бора.
Расчёт ;с можно проводить по любому орбитальному радиусу, для которого известна величина главного квантового числа n. Удобнее всего использовать рентгеновское излучение К;1, которое генерируется на орбите с n = 1. Начиная с  лития, длина волны этого излучения непрерывно снижается на три порядка с ; = 22,8 до 0,131 нм для урана. Уменьшение длины волны означает уменьшение радиуса первой рентгеновской орбиты.
Величину радиуса рентгеновской орбиты rn1 можно рассчитать по уравнению 3-го закона Кеплера, имеющего для атомных систем вид:
; = 2;сr1,5/(gMd)0,5     (3)                ,               
где ; – длина волны, М – атомная масса, d – дальтон (1,661.10 -24 г).
Например, для натрия, подставив длину волны рентгеновского излучения К;1,  ; = 1,191 нм и М = 22,99, получим величину орбитального радиуса r = rn1 = k = 0,6558.10 -10 см. Далее, по уравнению 3, подставив значение mc = M.1,661.10 -24г рассчитываем частоту вращения ядра атома натрия ;с = 5,469.1015с -1.
Близкие значения получены при расчёте величины k по энергии ионизации и длине химических связей. Необходимо отметить, что все эти три метода являются косвенными и основаны на предположении, что создаваемое ядром поле обладает вязко-упругими свойствами, вследствие чего вращение ядра вызывает сдвиговую деформацию окружающего поля и таким образом влияет на параметры орбитальной системы, в частности на величину орбитальных радиусов. И по степени этого влияния, по тем изменениям, которые оно вызывает в орбитальной системе можно судить о частоте вращения самого ядра.
Всё это оказалось возможным после того, как появились методы, позволяющие количественно с высокой точностью характеризовать орбитальные системы атомов. Речь в первую очередь идёт о применении 3-го закона Кеплера к атомным системам, см уравнение (3), позволяющего по длинам волн и частотам излучения рассчитывать орбитальные радиусы, а также приведенное выше уточнённое уравнение Бора для разрешённых орбит.
С использованием рассмотренного метода были рассчитаны скорости вращения ядер химических элементов во всех периодах. Оказалось, что скорость вращения ядер по мере увеличения массы непрерывно увеличивается. Прирост скорости вращения ядер и соответственно кинетической энергии вращения связан с захватом элементарных частиц и лёгких атомов на орбиту и приданием им скорости за счёт энергии микро тяготения или электрических сил тяготения по существующей терминологии.
3. Роль орбитального захвата атомов и элементарных частиц в генезисе                химических элементов.

В этом разделе рассматривается проблема синтеза элементов путём орбитального захвата ядер лёгких элементов. В качестве доказательства этого процесса даётся расчёт повышения кинетической энергии вращения образующегося элемента, что приводит к  увеличению частоты вращения его ядра.
Образование новых элементов происходит путём взаимодействия ядер элементов, которые согласно существующим представлениям заряжены положительно и отталкиваются друг от друга. Это вызывает трудности для объяснения синтеза элементов. Концепция микро гравитационных взаимодействий позволяет «легко и просто» объяснять проблему, так как между массами ядер действует сила притяжения, подчиняющаяся обратно квадратичному закону.
Однако, при взаимодействии двух независимых тел с силовым обратно квадратичным притяжением согласно динамике орбитального движения захват одного тела другим может произойти только в том случае, если какая-то третья сила (тело) вызовёт снижение скорости захватываемого тела ниже параболической («второй космической») скорости. Например, в космонавтике включают тормозной двигатель. В микромире торможение захватываемого атома осуществляется микро гравитационным взаимодействием с третьими телами (атомами), присутствующими в системе. Во всяком случае, для захвата должно быть выполнено условие, при котором орбитальная скорость захватываемого атома vо должна быть < (gm/ro)0,5, где g- константа микро гравитации, m- масса центрального атома, ro- орбитальный радиус.
Орбитальный механизм захвата легких атомов Н и Не при последовательном синтезе элементов в Периодической системе доказывается непрерывным ростом частоты вращения по мере увеличения массы (номера) элемента. Можно себе представить следующую картину орбитального захвата ядра лёгкого элемента, например протона,  и образования нового элемента. На поверхности атома, где орбитальная скорость близка к тепловой скорости протонов, один из хаотично движущихся протонов вследствие взаимодействия с соседними протонами и ядром атома получает скорость ниже параболической, предписываемой ядром захватывающего атома. Протон с такой скоростью захватывается атомом и начинает обращаться на его внешней орбите.
Далее вступают в действие силы торможения, обусловленные неполной тангенциальной ориентацией силовых линий на разрешённой орбите, силовым взаимодействием с соседними атомами и вязким сопротивлением окружающей физической среды (эфир). Торможение в зависимости от конкретной ситуации может происходить с разной интенсивностью, и время пребывания на орбите может составлять от долей секунды до миллионов лет. Так или иначе, но в конечном итоге орбитальный атом перейдёт сначала последовательно на низ лежащие орбиты и в конце концов упадёт на ядро центрального атома, увеличив массу и, соответственно, частоту вращения последнего.  Образуется новый атом с присущей ему массой и частотой вращения, а следовательно с другими характерными для этого атома физическими и химическими свойствами. Всё многообразие химических и физических свойств элементов в основном обусловлено взаимным сочетанием атомной массы и частоты вращения ядра атома.
Таблица 1. Рост частоты вращения ядер химических элементов с увеличением атомной массы.
№
эл  Сим
вол
элем.  Атом
масса
  М ;,
К;1,
нм k=rn1,
1010 см ;c, с -1
10 -15
 1             2 3 4 5 6
1 H        1,008 - - 1,106
2 Не 4,003 - - 1,177
3 Li 6,939 22,81 3,147 0,1675
4 Be 8,012 11,41 2,165 0,1967
5 B 10,81 6,760 1,622 0,4203
6 C 12,01 4,470 1,275 0,7508
7 N 14,01 3,160 1,066 1,251
8 O 16,00 2,362 0,9172 1,946
9 F 19,00 1,925 0,8053 2,839
10 Ne 20,18 1,461 0,7194 3,989
11 Na 22,99 1,191 0,6558 5,469
12 Mg 24,31 0,989 0,5902 7,139
13 Al 26,98 0,8341 0,5452 9,286
14 Si 28,09 0,7127 0,4978 11,60
15 P 30,97 0,6159 0,4666 14,55
16 S 32,06 0,5374 0,4310 17,66
17 Cl 35,45 0,4731 0,4094 21,64
18 Ar 39,95 0,4195 0.3932 26,43
19 K 39,10 0,3745 0,3588 30,28
20 Ca 40,08 0,3362 0,3396 35,55

86 Rn 222 0,01529 0,07657 38,74
88 Ra 226 0,01451 0,07437 41,79
90 Th 232 0,01378 0,07249 43,16
92 U 238 0,01310 0,07069 48,72

В таблице 1 приведены данные расчёта частоты вращения ядер атомов для первых трёх периодов Периодической системы, которые подтверждают сказанное. На рис.1 показана зависимость частоты вращения от атомной массы элементов. Она непрерывно растёт с 1,106.1015 у водорода до 35,55.1015 с -1 для кальция. Рост частоты продолжается во всех следующих периодах и достигает максимальные значения у радиоактивных элементов. Для радона она равна 38,74.1015 , для урана 48,72.1015 с -1.

               

Рис.1. Зависимость частоты вращения ядер атомов от их атомной массы.
Частоту вращения рассчитывали по упомянутой ранее уточнённой формуле разрешённых орбит Н.Бора (3). Радиус рентгеновской орбиты rn1 (k- коэффициент пропорциональности в уравнении Бора) рассчитывали по длине волны характеристического рентгеновского излучения К;1, используя уравнение 3-го закона Кеплера (4).
Приводим пример расчёта для неона. Преобразуем уравнение Кеплера (4) для расчёта rn1:
r 1,5n1 = (gMd) 0,5;/2;c,                (4)
Здесь g = 1,847.1028, M = 20,18, d = 1,661.10 -24, ; = 1,461.10 -7, c = 2.998.1010. Подставив приведенные значения, получим rn1 = 0,7194,10 -10см. Для расчёта частоты вращения ядра ;с преобразуем уравнение Бора (3):
;с = gMd/crn1 2,                (5)
Здесь g = 1,847.1028, M = 20,18, d = 1,661.10 -24, c = 2.998.1010, rn1 = 0,7194,10 -10. Подставив приведенные значения величин, получим ;с = 3,989.1015с-1.
Для водорода и гелия рентгеновские данные отсутствуют. Поэтому расчет коэффициента k проводили по энергии ионизации и длинам химических связей. Данные для первого периода несколько выпадают из общей картины, однако закономерность сохраняется – с увеличением атомной массы частота вращения ядра растёт.
У первого атома второго периода Li частота вращения ядра составляет 0,1675.10 15 с -1. После захвата лёгких элементов преимущественно ядер водорода и увеличения атомной массы частота возрастает у неона до величины 3,989.10 15 с -1. При этом одновременно наблюдается, как уже отмечалось, непрерывное уменьшение радиуса атома. У лития он равен 388,3 пм, тогда как у последнего атома второго периода Ne существенно меньше 229,8 пм.
Эта обратная синхронность в изменении частоты вращения ядра и радиуса атома указывает на тесную связь между этими величинами. Эта связь подтверждается данными по третьему периоду. Частота в начале периода у натрия составляет 5,469.10 15 с -1, а к концу периода у аргона возрастает в 5 раз до 26,43.1015 с -1. Одновременно наблюдается уменьшение радиуса атомов в периоде. Сразу при переходе к третьему периоду Ne ; Na радиус скачкообразно возрастает с 229,8 до 597,4 пм, а концу периода у аргона уменьшается до 340,2 пм. Установленная связь между величинами радиуса и частотой вращения ядра атома является основной причиной периодичности изменения свойств атомов. Она рассматривается в следующем разделе 4.
4. О причине периодичности в изменении свойств химических               
элементов.
Основными параметрами атома являются масса и частота вращения ядра. Тот и другой параметр с увеличением порядкового номера элемента изменяются монотонно последовательно без каких-либо признаков периодичности. Каким образом периодичность возникает? Чем она обусловлена?
Поле, образуемое ядром, моделируется как упруго-вязкое тело. При деформации поля в нём появляется анизотропия свойств, оно может быть охарактеризовано модулем упругости и коэффициентом вязкости. Очень ёмкую характеристику поля в своё время ввел М.Фарадей [5] – силовые линии поля.
На рис.2 схематично представлено взаимодействие вращающегося ядра (1) атома с образованным им полем. Силовая линия (2), исходящая из ядра радиально, когда оно неподвижно, при вращении изогнута и напряжена. Построим параллелограмм сил в точке А силовой линии. Равнодействующая сила натяжения f2 разлагается на две составляющих – тангенциальную силу f1 и радиальную силу f3.
А
               

Рис.2. Схема сжатия силовых линий поля при увеличении частоты вращения ядра атома: 1- ядро атома, 2- силовые линии поля, f1, f2 и f3- тангенциальная, равнодействующая сила натяжения и радиальная сила сжатия.
Радиальная составляющая выполняет двойную функцию. Во-первых, фиксирует поле на поверхности ядра так, что оно вращается в виде пограничного слоя (вязкость!) вместе с ядром. Во-вторых, радиальная составляющая вызывает сжатие поля, вращающегося вместе с ядром в виде пограничного слоя. Чем больше частота вращения, тем выше напряжение силовых линий и тем сильнее сжимается поле и уменьшается радиус атома. Процесс сжатия идёт до определённого предела, пока не произойдёт срыв пограничного слоя или разрыв силовых линий. Скачкообразно поле вокруг атома «разбухает», радиус резко возрастает.
Независимо вследствие продолжающегося очередного захвата атома частота вращения ядра продолжает увеличиваться. Снова вокруг ядра образуется пограничный слой в виде силовых линий поля. Снова поле сжимается вследствие повышения частоты вращения до определённого предела, когда происходит срыв пограничного слоя и резкое увеличение размеров атома. Так реализуется периодичность изменения физических и химических свойств с ростом массы атома.
Изложенные здесь представления об образовании новых химических элементов объясняют также вопрос об увеличении размера (длины) периода с увеличением атомной массы. По мере роста последней уменьшается отношение масс «падающего» орбитального тела и «нового» атома, которое определяет прирост частоты вращения. Увеличивается продолжительность достижения критического состояния, при котором происходит срыв пограничного слоя и начало образования нового периода. И, следовательно, увеличивается длина самого периода. В первом периоде относительный прирост массы большой, частота у атома гелия сразу резко возрастает и при дальнейшем увеличении массы и образовании атома лития происходит срыв пограничного слоя и увеличение радиуса атома.
В следующем периоде масса исходного атома больше и относительный прирост меньше, поэтому критическое состояние, при котором происходит срыв пограничного слоя, достигается только через 7 атомов у натрия.
Таким образом, химические свойства атома определяются атомной массой и частотой вращения ядра атома, которые в свою очередь задают объём атома. В этой связи становится понятной обнаруженная нами ранее [3] линейная зависимость электроотрицательности химических элементов от атомной массы и частоты вращения ядер атомов.
Описанная выше закономерность  генезиса химических элементов – образование нового элемента путём орбитального захвата, увеличение частоты вращения ядра, срыв пограничного слоя силовых линий, периодичность свойств вероятно вообще характерна для систем, подчиняющихся обратно квадратичному закону тяготения, в частности для эволюции звёзд.
Выводы.
1. Периодическая система отражает процесс синтеза (генезиса) химических элементов проходящего путём орбитального захвата элементов и их торможения вследствие неполной тангенциальной ориентации силовых линий поля, силового взаимодействия с окружающими другими атомами, а также вязкого сопротивления окружающей физической среды (эфира).
2. Образование элементов и возникновение периодичности свойств атомов происходит путём орбитального захвата исходным атомом атома лёгкого элемента (водород, гелий) благодаря снижению скорости ниже параболической за счёт взаимодействия с третьим атомом. Захваченный на разрешённую орбиту атом тормозится, повышая свою орбитальную скорость, вследствие  не полной тангенциальной ориентации силовых линий поля, а также силового взаимодействия с соседними атомами и вязкого сопротивления физической среды (эфира). В результате торможения захваченный атом переходит на более низкопотенциальную орбиту, излучая энергию в окружающее пространство и в равной мере повышая свою кинетическую энергию. Такой переход на низ лежащие орбиты происходит до тех пор, пока атом не упадёт на ядро исходного атома. Кинетическая энергия упавшего атома, которая составляет 50% от общего снижения потенциальной энергии атома, идёт на повышение кинетической энергии и частоты вращения исходного атома. Таким образом, повышение атомной массы во время синтеза элементов сопровождается увеличением частоты вращения ядер синтезируемых элементов.
3. Микрогравитационное поле вокруг ядра моделируется, как упруго-вязкое тело, которое захватывается вращающимся ядром в виде пограничного слоя. Повышение частоты вращения ядра приводит к натяжению силовых линий поля и уменьшению радиуса атома. При достижении критического натяжения происходит срыв пограничного слоя, поле релаксирует и радиус атома скачкообразно возрастает. Такая ситуация повторяется неоднократно. Этим объясняется образование периодов в Периодической системе химических элементов.
Литература.
1. А.Т.Серков, Количественное выражение Периодического закона Д.И.Менделеева Химические волокна, 2005, №3, с. 57-60.
2. AT Serkov, Quantitative Expression of the Mendeleev Periodic Law, Fibre Chemistry, 2005, Volume 37, Number 3, Pages 222-226.
3. АТ Серков, О химических и межмолекулярных связях, Гипотезы, 1998, М., ВИНИТИ, НИЦ «Углехимволокно», с.134.
4. ЛД Ландау, ЕМ Лифшиц Теоретическая физика. Том. III, Гл. VIII, §54.
5. АТ Серков, АА Серков, Верификация гипотезы М.Фарадея о силовых гравитационных линиях в космосе, Lambert Academic Publishing, 2015.