Понятие о магических числах содержало зародыш представления о периодическом изменении свойств ядер по мере роста числа нуклонов, т. е. о периодическом появлении ядер с магическим числом нуклонов. Установленные значения этих чисел подкреплялись экспериментальными данными и не могли рассматриваться как случайные. Но, естественно, они требовали теоретической Интерпретации. Теоретически вычислил их значения В. Эльзассер'.
Решение уравнения Шредингера позволило В Эльзассеру установить последовательность заполнения нуклонных состояний в ядре (табл. 6). Эта последовательность существенно отличается от последовательности энергетических состояний электронов в атомах. При описании нуклонных уровней в модели ядерных оболочек применяется иная символика, чем в электронной периодичности: цифра, стоящая перед обозначением подгруппы (s, р, d, f и т. д.), означает «порядковый номер» состояния с соответствующим значением /. В таблице подчеркнуты значения магических чисел, т. е. чисел нуклонов, отвечающих завершенным ядерным оболочкам. Лишь первые три значения (2, 8, 20) совпадают с найденными эмпирически; другие же (40, 70, 112) заметно от них отличаются. Подобное расхождение долгое время не удавалось объяснить, что, в частности, сильно ослабило интерес к оболочечной модели. Оболочечная модель снова привлекла всеобщее внимание в 40-х годах благодаря исследованиям ряда ученых, и в первую очередь благодаря выдающейся немецкой ученой М. Гепперт-Майер. Были получены убедительные доказательства существования магических чисел Z и N, равных 2, 8, 20, 50, 82, и ЛГ=126.
В последние десятилетия было опубликовано несколько вариантов периодической системы изотопов. Из них можно рекомендовать читателю ознакомиться с вариантом, предложенным И. П. Селиновым1. Но, конечно, ныне еще нельзя говорить, что разработанные периодические системы изотопов хотя бы приближаются по уровню своего содержания к периодической системе элементов.
Углубленное изучение простых веществ и соединений показало, что характер изменения многих свойств является периодическим. Так, периодически (в зависимости от Z) изменяются значения атомных и ионных радиусов, потенциалов ионизации, энтропии соединений и простых веществ в твердом состоянии, сжимаемости элементов при высоких давлениях и т.д. Советский химик академик Я.К.Сыркин отмечал: «Если прежде центр тяжести был в проблеме периодичности и строения атома, то теперь возникает вопрос о периодичности свойств молекул в связи с их строением»2. Чтобы решить этот вопрос, необходимо найти критерий перехода от периодической системы атомов к периодической системе молекул иными словами, попытаться распространить идею электронной периодичности в строении атомов на строение молекул, т.е. постулировать оболочечное строение молекул. Естественно, что это возможно лишь в рамках квантово-химических представлений.
Подобно тому как для создания теории периодической системы было необходимо предварительно разработать модели атомов и установить основные принципы распределения электронов по квантовым уровням, так для построения периодической системы молекул обязательное требование состоит в объяснении строения и свойств молекул определенных типов на базе представлений о сущности химической связи. Объяснение может основываться на методе валентных связей (ВС) и методе молекулярных орбиталей (МО).
|