Создание формальной теории периодической системы позволило рассматривать следующую последовательность (реальную схему) формирования электронных конфигураций атомов — заполнения определенных оболочек и под оболочек.
Эта последовательность четко отражает ступенчатый характер заполнения электронных оболочек с данным значением п (начиная с л>3). Поскольку каждый период начинается щелочным металлом (^-элементом) и заканчивается
В седьмом периоде, который открывался еще неизвестным в 20-х годах элементом с Z—87, было слишком мало элементов, чтобы делать определенные выводы о его структуре, хотя предположительно он должен содержать 32 элемента.
Таким образом, понятие «период» получило теоретическое обоснование: период начинается элементом (щелочным металлом), в атоме которого впервые появляется электрон с данным значением п (^-электрон) и /-0, и заканчивается элементом (благородным газом), в атоме которого завершается построение под оболочки (с тем же значением п и /=1). Исключением является первый период, содержащий только элементы — водород и гелий.
Во всех таблицах элементов, публиковавшихся в описываемое время, рядом с символом элемента проставлялось значение его порядкового номера. Впервые значение порядковых номеров элементов в периодической системе привел немецкий ученый В.Коссель в 1915 г.
Хотя уже в результате работ Г. Мозли стало ясно, какие именно элементы еще предстоит открыть, и тем самым определилось конечное число элементов в системе, проблема ее верхней границы не получила решения. Не было также ясности в отношении структуры незавершенного седьмого периода.
В начале 20-х годов возникло представление о возможном существовании в природе так называемого нулевого элемента, т.е. элемента, предшествующего водороду, с Z—0. Оно основывалось на предсказании «нейтрона», сделанном в 1920 г. Э. Резерфордом и независимо от него американским физиком В. Харкинсом. Э. Резерфорд рассматривал «нейтрон» как не имеющую заряда частицу, являющуюся комбинацией протона и электрона, сближенных на расстояние 10~12 см. Э. Резерфорд считал «нейтрон» своеобразным атомом нулевого элемента с Z=0. Однако попытка практического обнаружения «нейтрона» в 20-х годах успеха не имела; тем не менее некоторые исследователи поспешили включить его в периодическую систему. Действительное открытие нейтрона произошло в русле принципиально иных направлений исследования (1932), причем выяснилось, что он никак не может рассматриваться как атом нулевого элемента.
В отношении верхней границы системы ситуация была еще менее определенной. Отдельные ученые пытались теоретически объяснить «обрыв» периодической системы на уране. Они считали, что устойчивость атомов связана с особенностями их электронных конфигураций и характером взаимодействия последних с ядрами атомов. По мнению этих исследователей, данное взаимодействие у урана оказывалось настолько сильным, что атомы с Z>92 были уже не способны к существованию. Такое «электронное» объяснение нестабильности тяжелых элементов оказалось несостоятельным. Другие теоретические расчеты вели к выводу, что предельное значение Z должно равняться 137 (при этом, разумеется, не принимали во внимание фактор ядерной нестабильности). Так или иначе, но решение проблемы верхней границы системы в 20-х годах фактически не продвинулось ни на шаг.
|