Первый закон логики – lex identitatis – закон тождества – гласит:
«Любое высказывание (мысль, понятие, суждение) на протяжении всего рассуждения должно сохранять один и тот же смысл».
Впервые закон тождества сформулирован Аристотелем в трактате «Метафизика» следующим образом:
«…иметь не одно значение — значит не иметь ни одного значения; если же у слов нет значений, тогда утрачена всякая возможность рассуждать друг с другом, а в действительности — и с самим собой; ибо невозможно ничего мыслить, если не мыслить что-нибудь одно»
— Аристотель, «Метафизика»
В учебной литературе по химии приняты два принципа, способа записи электронных формул:
Первый принцип отражает размещения электронных уровней и подуровней атома водорода в модели Нильса Бора:
K L M N O
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, 5f, 5g,
Второй принцип минимума энергии определяет порядок заселения атомных орбиталей, имеющих различные энергии. Согласно принципу минимума энергии, электроны занимают в первую очередь орбитали, имеющие наименьшую энергию. Энергия подуровней растет в ряду:
1s < 2s < 2 p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f5d < 6p < 7s < 5f6d…
Правило Клечковкого (1951)-Маделунга (1936)-Жане (1930):
Заполнение электронами орбиталей в атоме происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел n + l . При одинаковой сумме раньше заполняется орбиталь с меньшим значением n.
В публикации Шарля Жане о заполнении электронных оболочек, датированной ноябрем 1930 года, т.е. за шесть лет до работы Маделунга и за 21 год до Клечковского, автор использовал боровское радиальное квантовое число k = l+1, и в тексте он формулирует n+k-1 правило.
Оба принципа наглядно представлены в общепринятой треугольной таблице:
Боровский принцип прочитывает таблицу по горизонтальным строчкам слева направо.
Принцип Клечковского-Маделунга-Жане прочитывает таблицу справа налево косо сверху вниз.
Внимание!
Современная таблица Периодического Закона начинается согласно первому принципу, т. е. согласно модели атома водорода Бора. Об этом свидетельствует нумерация периодов и смещение современных 1-й и 2-й групп s-элементов в левый край «прямоугольной» таблицы.
Противоречия этой схеме не возникает вплоть до 3p-элементов , т. е. до элемента с зарядом ядра 18 включительно. Затем появляется малозаметное отсутствие 3d после 3p, потом заметное появление 3d после 4s и т. д.
Эти признаки свидетельствуют о том, что в прочтении таблицы мы неосознанно переключились (!) с чтения слева направо по горизонтали на чтение справа налево косо сверху вниз, переключились с боровского принципа на принцип минимальных энергий.
De facto, второй способ прочтения, как и первый, закреплен в нумерации периодов современной таблицы, длины которых попарно равны.
Налицо нарушение lex identitatis – первого закона логики.
Кроме субъективных факторов вненаучного характера, ошибке могло способствовать полное совпадение первых пяти членов обеих последовательностей.
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 5f, …
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d …
Нарушение закона тождества в конкретном случае остается без очевидных последствий ввиду равенства l=0 для s-элементов. При произвольном перемещении s-блока в таблице сумма (n+l) для него не меняется.
Предъявленные обвинения в нарушении логического закона никоим образом не умаляют величие Периодического Закона Д. И. Менделеева и Квантовой теории. Речь идет лишь о наведении порядка в документации.
Ошибка была исправлена французским ученым Шарлем Жане в 1929 г. В предложенной им таблице сумма (n+l) , т. е. первый шаг в правиле Клечковского, прошита в нумерации периодов. Таблица Жане неоднократно переоткрывалась различными учеными, что подтверждает рациональность подхода, но так и не была принята научной элитой.
Таблица, построенная по принципу, предложенному Шарлем Жане. Janet (1929), Tarantola (2000), etc
Перенумерация периодов по Жане не отражается на номерах элементов в таблице, не отражается на квантовых числах электронов в атомах, не отражается на принципиальной трактовке периодичности химических свойств с позиции химии и квантовой механики. Так, по известной аналогии, перенумерация этажей (периодов) в жилом доме (таблице) не отражается на нумерации квартир (подоболочек), расположении комнат (элементов) и поведении жильцов (электронов) в этих квартирах.
С другой стороны, выбор формы для периодической системы, как и для любой научной абстракции, далеко не безразличен. Нерегулярность в парности длин периодов вызывает когнитивный диссонанс и подталкивает к поиску пары для первого периода. Так, сам Дмитрий Иванович Менделеев предположил существование двух элементов нулевого периода: ньютония и корония. Впрочем, он не раз подчеркивал их гипотетичность и не включал их в таблицы элементов 7-го и 8-го изданий «Основ химии».
Заметим, что проявление двойного (тройного, четвертного и т. д.) стандарта в регистрации периодических явлений не есть большая редкость и может не приводить к фатальным последствиям. Так, доли секунды измеряют в десятеричной системе счисления, секунды и минуты – в шестидесятеричной, часы – в двенадцатеричной или двадцатичетырехричной системе (сутки), сутки – в семеричной (недели) и около-тридцатеричной (месяцы) и т. д. системе счисления. В календарных системах это диктуется, по крайней мере, циклами луны и солнца, исторически складывавшимися системами счисления. Кроме того, во временных шкалах наличие двойного стандарта осознанно. Всегда возможен переход из одной системы счисления в другую. В современной периодической системе наличие двойного подхода замаскировано, лишает ее математической логичности.
Что мешает перейти на один стандарт в записи периодического закона элементов Дмитрия Ивановича Менделеева ?!
Литература:
- http://www.ipgp.fr/~tarantola/Files/Professional/Mendeleev/Janet_1929.pdf
- http://secology.narod.ru/mon_and_di.html