Периодические системы малых молекул
 | Эта статья написана как личное размышление, личное эссе или аргументативное эссе , в котором излагаются личные чувства редактора Википедии или представлен оригинальный аргумент по определенной теме. ( Октябрь 2010 г. ) |
 |
Периодические системы молекул представляют собой схемы молекул, аналогичные таблице Менделеева элементов. Построение таких диаграмм было начато в начале 20 века и продолжается до сих пор.
Принято считать, что периодический закон , представленный периодической таблицей, отражается в поведении молекул , по крайней мере, небольших молекул. Например, если заменить любой из атомов в трехатомной молекуле атомом инертного газа , произойдет резкое изменение свойств молекулы. Несколько целей могут быть достигнуты путем построения явного представления этого периодического закона, как он проявляется в молекулах: (1) схема классификации огромного числа существующих молекул, начиная с маленьких, имеющих всего несколько атомов, для использования в качестве учебного пособия. и инструмент для архивирования данных, (2) прогнозирования данных о свойствах молекул на основе схемы классификации и (3) своего рода единства с периодической таблицей и периодической системой фундаментальных частиц . [1]
Физические периодические системы молекул [ править ]
Периодические системы (или диаграммы или таблицы) молекул являются предметом двух обзоров. [2] [3] К системам двухатомных молекул относятся системы (1) HDW Кларка, [4] [5] и (2) Ф.-А. Конг, [6] [7] которые чем-то напоминают атомную диаграмму. Система Р. Хефферлина и соавт. [8] [9] была разработана от (3) трехмерной до (4) четырехмерной системы Кронекера-произведения диаграммы элементов на себя.
| Кронекеровское произведение гипотетической четырехэлементной периодической таблицы. Шестнадцать молекул, некоторые из которых являются избыточными, предполагают гиперкуб, что, в свою очередь, предполагает, что молекулы существуют в четырехмерном пространстве; координаты представляют собой номера периодов и номера групп двух составляющих атомов. [10] |
Совершенно иной разновидностью периодической системы является (5) система Г. В. Жувикина: [11] [12] который основан на групповой динамике . Во всех этих случаях, кроме первого, неоценимый вклад внесли другие исследователи, а некоторые из них являются соавторами. Архитектура этих систем была скорректирована Kong [7] и Хефферлин [13] включить ионизированные виды и расширен Конгом, [7] Хефферлин, [9] и Жувикин и Хефферлин [12] в пространство трехатомных молекул. Эти архитектуры математически связаны со схемой элементов. Сначала их назвали «физическими» периодическими системами. [2]
Химические периодические системы молекул [ править ]
Другие исследователи сосредоточились на построении структур, ориентированных на определенные виды молекул, таких как алканы (Морозов); [14] бензооиды (Диас); [15] [16] функциональные группы , содержащие фтор , кислород , азот и серу (Хаас); [17] [18] или сочетание заряда ядра , количества оболочек, окислительно-восстановительного потенциала и кислотно-основной тенденции (Горский). [19] [20] Эти структуры не ограничиваются молекулами с заданным числом атомов и мало похожи на схему элементов; их называют «химическими» системами. Химические системы начинаются не с диаграммы элементов, а, например, с перечисления формул (Диас), закона смещения гидрида Гримма (Хаас), приведенных потенциальных кривых (Йенц), [21] набор молекулярных дескрипторов (Горский) и подобные стратегии.
Гиперпериодичность [ править ]
Е.В. Бабаев [22] построил гиперпериодическую систему , которая в принципе включает в себя все описанные выше системы, за исключением систем Диаса, Горского и Йенца.
Основы таблицы элементов и периодические системы молекул [ править ]
Периодическая таблица элементов, подобная маленькому табурету, поддерживается тремя ножками: (а) Бора - Зоммерфельда « солнечной системы » атомная модель (со спином электрона и принципом Маделунга ), которая обеспечивает магические числа элементов, заканчивающихся каждой строке таблицы и указывает количество элементов в каждой строке, (b)решения уравнения Шредингера , которые предоставляют ту же информацию, и (c) данные, полученные в результате эксперимента, модели солнечной системы и решений уравнения Шредингера. Не следует игнорировать модель Бора –Зоммерфельда : она дала объяснение обилию спектроскопических данных, существовавших еще до появления волновой механики.
Каждая из молекулярных систем, перечисленных выше, а также не упомянутых, также поддерживается тремя опорами: (а)физические и химические данные, представленные в графических или табличных шаблонах (которые, по крайней мере, для физических периодических систем, повторяют внешний вид диаграммы элементов), (б) групповые динамические теории, теории валентной связи, молекулярно-орбитальные и другие фундаментальные теории, и ( в) суммирование атомного периода и номеров групп (Конг), произведение Кронекера и использование более высоких размерностей (Хефферлин), нумерация формул (Диас), принцип смещения водорода (Хаас), приведенные потенциальные кривые (Йенц) и подобные стратегии. .
Хронологический список вкладов в эту область [3] содержит почти тридцать записей, датированных 1862, 1907, 1929, 1935 и 1936 годами; затем, после паузы, более высокий уровень активности, начиная со 100-летия со дня публикации Менделеевым его диаграммы элементов в 1969 году. Многие публикации по периодическим системам молекул включают некоторые предсказания молекулярных свойств, но, начиная с начала века, появились были серьезные попытки использовать периодические системы для предсказания все более точных данных для различного числа молекул. Среди этих попыток — попытки Конга, [7] и Хефферлин [23] [24]
система координат для молекул Свернутая трехатомных
Свернутая система координат имеет три независимых переменных вместо шести, требуемых системой произведения Кронекера. При уменьшении независимых переменных используются три свойства трехатомных молекул в газовой фазе в основном состоянии. (1) В общем, независимо от общего количества составляющих атомных валентных электронов, данные для изоэлектронных молекул имеют тенденцию быть более схожими, чем для соседних молекул, которые имеют больше или меньше валентных электронов; для трехатомных молекул количество электронов представляет собой сумму номеров атомных групп (сумма номеров столбцов от 1 до 8 в p-блоке периодической таблицы элементов, C1+C2+C3). (2) Линейные/изогнутые трехатомные молекулы кажутся несколько более стабильными при прочих равных параметрах, если центральным атомом является углерод. (3) Большинство физических свойств двухатомных молекул (особенно спектроскопические константы) очень монотонны по отношению к произведению двух атомных номеров периода (или строки) , R1 и R2; для трехатомных молекул монотонность близка по отношению к R1R2+R2R3 (что сводится к R1R2 для двухатомных молекул). Следовательно, координаты x, y и z свернутой системы координат — это C1+C2+C3, C2 и R1R2+R2R3. Прогнозы множественной регрессии четырех значений свойств для молекул с табличными данными очень хорошо согласуются с табличными данными (меры ошибок прогнозов включают табличные данные во всех случаях, за исключением нескольких). [25]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Чунг, Д.-Ю. (2000). «Периодическая таблица элементарных частиц». arXiv : физика/0003023 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Hefferlin, R. and Burdick, G.W. 1994. Fizicheskie i khimicheskie periodicheskie sistemy Molekul, Zhurnal Obshchei Xhimii, vol. 64, pp. 1870–1885. English translation: «Периодические системы молекул: физические и химические». Расс. J. Gen. Chem . 64 : 1659–1674.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хефферлин, Р. 2006. Периодические системы молекул, стр. 221 и далее , в Бэрд Д., Скерри Э. и Макинтайр Л. (ред.) «Философия химии, синтез новой дисциплины», Springer. , Дордрехт ISBN 1-4020-3256-0 .
- ^ Кларк, CHD (1935). «Периодические группы негидридных диатомов». Пер. Фарадей Соц . 31 : 1017–1036. дои : 10.1039/tf9353101017 .
- ^ Кларк, CH D (1940). «Систематика зонно-спектральных констант. Часть V. Взаимосвязь энергии диссоциации и равновесного межъядерного расстояния диатомов в основных состояниях». Пер. Фарадей Соц . 36 : 370–376. дои : 10.1039/tf9403500370 .
- ^ Конг, Ф (1982). «Периодичность двухатомных молекул». Дж. Мол. Структурировать . 90 : 17–28. Бибкод : 1982JMoSt..90...17K . дои : 10.1016/0022-2860(82)90199-5 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Конг Ф. и Ву В. 2010. Периодичность двухатомных и трехатомных молекул, Материалы конференции семинара 2010 года по математической химии Америки.
- ^ Хефферлин Р., Кэмпбелл, Д. Гимбел, Х. Кульман и Т. Кэйтон (1979). «Периодическая таблица двухатомных молекул — алгоритм поиска и прогнозирования спектрофизических свойств». Квант. Спектроск. Радиат. Передача . 21 (4): 315–336. Бибкод : 1979JQSRT..21..315H . дои : 10.1016/0022-4073(79)90063-3 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хефферлин, Р. (2008). «Периодические системы Кронекера-произведения малых молекул газовой фазы и поиск порядка в атомных ансамблях любой фазы». Гребень. хим. Экран высокой пропускной способности . 11 (9): 690–706. дои : 10.2174/138620708786306041 . ПМИД 18991573 .
- ^ Гэри В. Бердик и Рэй Хефферлин, «Глава 7. Расположение данных в четырехмерной периодической системе двухатомных молекул», в Михай В. Путц, редактор, Химическая информация и вычислительные проблемы в 21 веке, NOVA, 2011, ISBN 978-1-61209-712-1
- ^ Zhuvikin, G.V. & R. Hefferlin (1983). "Periodicheskaya Sistema Dvukhatomnykh Molekul: Teoretiko-gruppovoi Podkhod, Vestnik Leningradskovo Universiteta" (16): 10–16.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Карлсон К.М., Кавано Р.Дж., Хефферлин Р.А. и Жувикин Г.В. (1996). «Периодические системы молекулярных состояний из динамики бозонной группы SO (3) x SU (2) s». хим. Инф. Вычислить. Наука . 36 : 396–398. дои : 10.1021/ci9500748 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Хефферлин, Р.; и др. (1984). «Периодические системы молекул N-атома». Дж. Квант. Спектроск. Радиат. Передача . 32 (4): 257–268. Бибкод : 1984JQSRT..32..257H . дои : 10.1016/0022-4073(84)90098-0 .
- ^ Morozov, N. 1907. Stroeniya Veshchestva, I. D. Sytina Publication, Moscow.
- ^ Диас, младший (1982). «Периодическая таблица полициклических ароматических углеводородов. Нумерация изомеров конденсированных полициклических ароматических углеводородов». хим. Инф. Вычислить. Наука . 22 : 15–22. дои : 10.1021/ci00033a004 .
- ^ Диас, младший (1994). «Бензеноиды до фуллеринов, алгоритмы описания и чехарды». Нью Дж. Хим . 18 : 667–673.
- ^ Хаас, А. (1982). «Новый принцип классификации: периодическая система функциональных групп». «Хемикер-Цайтунг» . 106 : 239–248.
- ^ Хаас, А. (1988). «Принцип смещения элемента и его значение для химии элементов p-блока». Контакты (Дармштадт) . 3 :3-11.
- ^ Горский, А (1971). «Морфологическая классификация простых видов. Часть I. Основные компоненты химического строения». Рочники химии . 45 : 1981–1989.
- ^ Горский, А (1973). «Морфологическая классификация простых видов. Часть V. Оценка структурных параметров видов». Рочники химии . 47 : 211–216.
- ^ Йенц, Ф (1996). «Метод приведенной потенциальной кривой (RPC) и его приложения». Межд. Преподобный физ. Хим . 15 (2): 467–523. Бибкод : 1996IRPC...15..467J . дои : 10.1080/01442359609353191 .
- ^ Бабаев Е.В. и Р. Хефферлин 1996. Понятия периодичности и гипер-периодичность: от атомов к молекулам, в Рувре, Д.Х. и Кирби, Э.К., «Концепции в химии», Research Studies Press Limited, Тонтон, Сомерсет, Англия.
- ^ Хефферлин, Р. (2010). «Частоты вибрации с использованием метода наименьших квадратов и нейронных сетей для 50 новых двухатомных электронов s и p». Квант. Спектр. Радиат. Трансф . 111 (1): 71–77. Бибкод : 2010JQSRT.111...71H . дои : 10.1016/j.jqsrt.2009.08.004 .
- ^ Хефферлин, Р. (2010). «Межъядерные расстояния с использованием метода наименьших квадратов и нейронных сетей для 46 новых двухатомных электронов s и p».
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Карлсон К., Гилкесон Дж., Линдерман К., ЛеБлан, С. Хефферлин Р. и Дэвис Б. (1997). «Оценка свойств трехатомных молекул по табличным данным с использованием метода наименьших квадратов». Хорватия Химика Акта . 70 : 479–508.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )