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元素原子量排序顛倒的解釋

 

和鎶

 

某些元素原子量有排序顛倒的現象,很奇怪的現象,例如氬和鉀、鈷和鎳、碲和碘、釷和鏷、鈾和錼、鈽和鋂、₁₁₁₁₁₂鎶等七對都是原子量排序顛倒。此一現象該當如何解釋?

 

首先說明發現經過:元素原子量排序顛倒的現象筆者很早就有注意,也曾經意圖解釋,但是一直沒有令自己滿意的解釋方案,也因為這個問題浪費不少時間,直到有一次在解釋周期表右半區塊撇斜元素錀的次元屬性時才找到令自己滿意的解釋方案。

 

〈物理篇〉元素原子量排序顛倒的解釋

 

周期表右半區塊撇斜元素第七列第七行元素一般採用₉₇鉳,因為鉳是人造元素,可制備量數十亳克,半衰期1,380年;而錀只能產生數個原子的量,最長命同位素僅十幾分鐘。鉳和錀其實兩者都具備典型第七列第七行元素的資格,但是鉳比較安定和常見所以優先。按常理元素號數增加則半衰期逐漸縮短,可是原子序數比錀少的106~110五個元素半衰期卻比₁₁₁錀更短,換言之,錀是不穩定元素地帶的相對穩定元素,有存在价值和討論意義。

 

錀的可制備量极端稀少而且壽命很短暫,很難獲得它的物理和化學性質,僅剩有用資料是它的同列周邊元素訊息,例如n+1法則的應用,理論上+7維有8個,錀的同列元素可能有8個一組的情形,₁₁₁~ ₁₁₈ 8個元素,如果₁₁₀鐽和₁₁₁錀有性質落差,那麼₁₁₁~ ₁₁₈ 8個元素一組即可成立。

 

1 2 3 4 5 6這一組連號的六個數字依序遞增,相鄰的號數落差是1,假定34順序顛倒,1 2 4 3 5 6,緊鄰號數的落差,4-2=25-3=2,順序顛倒這一組數字左邊和右邊都會產生較大的數字落差,原子量排序的情形類似,元素的原子量如果發生排序顛倒的現象,順序顛倒這一組元素左邊和右邊都會產生較大的數字落差,原子量排序如果順序顛倒,大落差有三种可能,一种在左邊,另一种在右邊,第三种情況左右兩邊都有,左右落差相當的情況未出現,但是會討論兩邊落差不一致,一邊是高落差另一邊是中落差的情形。

 

元素同位素是這類超重元素比較容易獲得的訊息,每個超重元素都有它的最長命同位素是它的代表同位素,₁₁₁錀的最長命同位素²⁸⁶錀和₁₁₂鎶的最長命同位素²⁸⁵鎶比較,兩者是原子量顛倒,据此推想₁₁₀鐽和₁₁₁錀或₁₁₂鎶和₁₁₃鑈之間必有斷層,最長命同位素鎶是²⁸⁵鎶,鑈是²⁸⁶鑈,質量數落差1太少了故兩者之間的斷層不成立。

 

同樣的超重元素,₁₀₃鐒質量數262₁₁₈ 質量數294(294-262)/(118-103)=2.13,按常理相鄰元素的質量數平均落差是2.13,依序遞增,²⁸¹鐽和²⁸⁶錀質量數落差286-281=5,是比平均值的兩倍更高的落差,這樣的斷層可以成立,所以₁₁₁~ ₁₁₈ 8個元素一組的趨勢,8個一組+7維以第一個元素錀為代表。

 

氬和鉀

 

₁₁~₂₆鐵的相鄰元素原子量落差平均值(55-23)/26-11=2.13₁₈氬的原子量39.95₁₉39.1₁₉鉀質量數39.1₂₀鈣質量數40.080.98,故鉀和鈣質量數落差2.13+0.98=3.11不算高。₁₇氯質量數35.45₁₈氬質量數39.954.5,是相當高的落差,所以落差主要出現在氯和氬之間,氬是鈍氣單原子,氯是相當活性的雙原子气体,兩者屬性不同故有落差和斷層這一點可以理解,原子量顛倒的意義除了數字落差也象徵性質的落差。

 

₂₀鈣和₂₁鈧是緊鄰元素,質量數的落差44.96-40.08=4.88,雖然它倆與原子量顛倒無關卻出現超高的落差值,因為鈣是鹼類元素,鈧是過渡元素,屬性有別所以原子量的落差大這個也算合理。

 

鈷和鎳

 

鈷的原子量58.9358.69(鎳的原子量),所以鐵、鈷或鎳、銅之間應有斷層,鐵的原子量55.85,它與鈷原子量的落差3.08,落差接近平均值2.13故斷層不在左邊。銅的原子量63.55-58.69(鎳的原子量)=4.86,此值比平均落差2.13超出很多因此鎳、銅之間有斷層。

 

鎳、銅之間的斷層該當如何解釋?筆者查考維基百科,發覺元素的磁學性質有族的連貫性,同行或同族的縱向關係表現一致的磁學性質,第11~18族元素全部是抗磁性,第1族順磁性,第2族反磁性,主過渡元素除了鐵、鈷、鎳是鐵磁性,鉻是反鐵磁性以外,其餘元素都是順磁性,第11(銅族)以右是抗磁性,第十族以左的過渡元素是順磁、鐵磁或反鐵磁,沒有任何抗磁性元素。

 

因為第十族元素鎳、鈀、鉑的0价態重要,第11族元素+1价重要,11~18有八行是氧化態的八進位制,第1~10族有十行是十進位的性質,0价表現的是惰性態,也是10的尾數性質。十進位和八進位是最重要的兩种進位制,八進位不僅适用原子价,空間次元也是八進位,這樣可以解釋為何鎳和銅之間有斷層。

碲和碘

 

₅₂碲的原子量127.6126.9(₅₃碘的原子量) ,所以銻和碲之間或碘和氙之間應該有斷層存在,₅₁銻的原子量121.8碲的原子量127.6少了5.8,很大的落差,故此斷層成立,因為銻是兩性的金屬元素,屬於貧金屬,碲是兩性的非金屬元素,屬於石旁元素,兩者有性質落差。碘的原子量126.9比氙的原子量131.3少了4.4,落差也比平均值高,因為碘和氙屬於不同類型的元素,這一點可以理解。      

 

習慣上僅考慮高落差那邊的斷層,碘和氙屬於中落差斷層,銻和碲原子量落差>碘和氙原子量落差,這一點亦能理解,因為碘的化性相當活潑,容易失去電子變成氙的電子組態,离子性碘化物就具有氙的電子組態,這樣可以解釋為何碘和氙的原子量落差較小。

 

釷和鏷、鈾和錼、鈽和鋂

 

釷的原子量232比鏷的原子量2311,原子量順序顛倒,所以錒和釷之間或鏷和鈾之間應該有斷層,錒的原子量227,比釷的原子量232少了5₉₁鏷原子量231₉₂鈾原子量238的落差是7,這是已知最大的原子量落差,表示鏷和鈾之間有斷層,換言之,錒、釷、鏷是三元素一組。

 

原子量釷232-227()=55也是超出平均值很多的落差,釷和鏷的原子量顛倒而且左右兩邊落差都很大,似乎有不尋常的原因,筆者看法,落差7和落差5的平均落差是6,從等差法則的觀點,差6+3/-5維,釷是第七列第四族元素,行列次元平均值(7+4)/2=5.5相當於+3/-5維,鏷是第七列第五族元素,行列次元平均值(7+3)/2=5-5±5維,鏷+5維,釷-5維,∴釷和鏷是±5⇔-5維,-5維差6,這樣可以解釋釷和鏷的原子量顛倒,左右兩邊落差都很大的問題。

 

鈾的原子量238比錼的原子量2371,原子量順序顛倒,所以鏷和鈾之間或錼和鈽之間應該有斷層,鏷和鈾原子量落差是7上段已經討論,錼的原子量237比鈽的原子量2447,所以錼和鈽之間的斷層成立,換言之,錒、釷、鏷、鈾、錼也有五元素一組的傾向。

 

鈽的原子量244比鋂的原子量2431,原子量順序顛倒,所以錼和鈽之間或鋂和鋦之間應該有斷層,鋂的原子量243比鋦的原子量2474,右邊的落差較小故忽略,僅考慮左邊,左邊是錼和鈽的原子量落差7上段已經討論,因此釷和鏷、鈾和錼、鈽和鋂此三組原子量顛倒有連續關係,強調的是鏷、鈾斷層和錼、鈽斷層,也就是錒系元素三個和五個一組的現象。    

 

錒系元素三或五元素一組產生的倍數和次元關係

平均次元

 

      +3

 

次元

-1

-2

-3

-4

比例

5 : 10

5 : 15

3 : 12

3 : 15

倍數關係

2

3

4

5

等式關係

5+10=15

15/5=3

3+12=15

15/3= 5

3個元素

-------

5個元素

-------

10個元素

12個元素

錒系元素 ₉₂~₁₀₃

15個元素

錒系元素 ₈₉~₁₀₃

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

上述表格顯示錒系元素三或五元素一組產生的倍數和次元關係,- 1- 2- 3- 4四种負次元的次元平均值是+3維,+3維恰好是過渡元素的理論次元平均值,這樣的結果符合理論預期。

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