遷移元素、未知の元素について、あれこれ

 
ここのところ、量子化学について考えています。

量子化学について考えているうちに、現代化学の基礎において、非常に疑問に感じるようになりました。
原子核の存在です。

原子の中央に陽子と中性子で構成される「原子核」があって、その周囲を電子が回っている。
このように習います。


でも、この考えに立つと、大きな矛盾点が出てきます。
以前の記事でも、何回か触れました。

その1つは、水素の原子でも、もっと大きな原子でも、(最内郭の軌道では)電子の軌道が同じだということです。

原子核は、水素(原子番号:1)の場合、+1に荷電している。
原子番号が100のものでは、+100に荷電している。

それなのに、(-1に荷電している)電子は、どちらの原子の場合でも、同じ軌道を同じように周回することになっている。
+100荷電の原子核でも+1荷電の原子核でも、同じ電子が同じように周回する??
そんなわけはないでしょう。

その他の原子でも、全く同じ問題が発生します。
どこの軌道をとっても同じです。

これに対して、どこの誰も異議も疑問を唱えません。
おかしいですね。


二つ目の矛盾点は、核分裂です。

たとえば、ウランは核分裂する。
その際に、正確に原子量が4つずつ減っていく。
2個の陽子と2個の中性子が一塊になって、順々に外れていく。

でも原子核の周囲には、何重もの層になって、数十個の電子が回っている。
原子から外れる(核分裂する)ならば、その電子の層に激しくぶつかるはずなのです。
いったいどうやって、外に出る??

しかも、核分裂しようとするエネルギーが、どこから出てくるかも不明なのです。
そもそも原子核は、強いエネルギーで結合しているはずなのです。
それが何故外れるのか?

同じウランでも、核分裂しないものがあるが、その違いが何にどう起因するのかよく分からない。
(分かっているのは、中性子の個数が違うことだけ)

これらに対しても、どこの誰も異議も疑問を唱えません。
おかしいですね。


その結果、一貫した合理性をもって、科学的に説明することができなくなっている。
○○の法則とか、○○の定理とか、あるいは、うまく説明できないので、わざと難しい定義をたくさんこしらえている・・・。

そんな状況のように感じます。
あなたはどう思いますか??




さて、遷移元素と呼ばれる元素があります。
元素の特徴はともかくとして、不思議なのは、電子の配置の順番です。

何故20Caの次が21Scになるのか?
何故31Gaが次にならないのか?
(何故3dが4pより先になるか?)

ウィキペディアを読んでも、よく分かりません。
遷移元素の特徴については書かれていても、何故そうなるのかが書いてありません。
おそらく、うまく説明できないのでしょう。 




遷移元素 (ウィキペディアより)

遷移元素(せんいげんそ、transition elements)とは、周期表で第3族元素から第11族元素の間に存在する元素の総称である[1][2]。遷移金属(せんいきんぞく、transition metals)とも呼ばれる。第12族元素(亜鉛族元素、Zn、Cd、Hg)は化学的性質が典型元素の金属に似ており、またイオン化してもd軌道が10電子で満たされ閉殻していることから日本では一般に典型元素に分類されるが、遷移元素に分類される例も多く見られる[3]。

遷移元素の単体は一般に高い融点と固さを有する金属である。常磁性を示すものも多い。鉄、コバルト、ニッケルのように強磁性を示すものも存在する。

また化合物や水和イオンが色を呈するものが多い。種々の配位子と錯体を形成することができ、触媒として有用なものも多い。

周期律表

(遷移金属は、下図の transition elements と inner-transition elements)
Periodic Table structure

特徴
遷移元素は典型元素とは異なりd軌道あるいはf軌道が閉殻になっていない。そして原子番号の増加によって変化するのは主に、d軌道ないしはf軌道電子である[4]。

s軌道ないしはp軌道電子においては、主量子数の小さい軌道は大きい軌道を超えて外側にほとんど分布しないのに対して、d軌道ないしはf軌道電子はより主量子数が大きいs軌道、p軌道の内側も外側に分布する。この性質は遷移元素の特徴に大きく影響を与えている。

d軌道ないしはf軌道電子がs軌道の外側に分布するということは、s軌道電子の核電荷遮蔽(しゃへい)の効果が弱いことを意味している。その為にd軌道ないしはf軌道が閉核でない元素ではs軌道準位が主量子数が小さいd軌道あるいはf軌道よりも低くなる。この効果により、遷移元素では原子番号の増加に対して、s軌道よりもエネルギー準位の高いd軌道やf軌道が変化することになる[5]。

d軌道ないしはf軌道の外部にも広く分布する電子が多数存在するという性質は、金属結合に関与しうる電子が多いということも意味する。その多数の電子が結合力を増大させるため、遷移金属では典型元素金属に比べて融点が高いものが多く、とりうる酸化数も多数存在することになる。

遷移元素においては第4・第5周期はd軌道に電子が存在するが、第6・第7周期にはd軌道とf軌道に電子が存在することになる。このことは、ランタノイド系列やアクチノイド系列が存在するという理由以上には電子配置や核遮蔽による準位への影響度合いが、第4・第5周期の場合と第6・第7周期の場合とでは異なることを意味する。したがって、典型元素では同じ族の元素の性質が似通っていたのに対して、遷移元素においては第4・第5周期と第6・第7周期とでは性質が異なる場合もしばしば見られる。

むしろ同じ周期であれば、s軌道電子の構造が等しい隣接する族と性質が似通う面も多く、三組元素の鉄族元素や白金族元素のように同じ属だけではなく、同じ周期でも区分される場合もある。





でも、私の竜巻モデルを理解した方なら、理解できるかと思います。
答えは極めて簡単です。
すなわち、立体的な障害があるからです。

竜巻回転軸をxyzへと順に配置していくと、原子の中央付近には、次第に次の回転軸が入れにくくなる。
リュウシ(デンシ、ヨウシ、チュウセイシ)も、他の軸とぶつかって、回転しにくいはず。
3次元である以上、特に4本目からはそうなる。

4本目の以降でも、中央にはとにかくリュウシを配置しないと、回転軸は作れない。

だがその次。
無理して内側から配置していくよりも、リュウシは外側から配置していく方が、立体的に障害が少ないのです。
しかも車輪で分かるとおり、回転軸は、離れた2点で固定する方が安定します。

遷移元素では、原子の一番外側に、デンシ等のリュウシが回っている。

遷移元素には、我々が「金属」として認識しているものが多いですね。
鉄とか銅とか、金とか銀とか水銀とか・・・。
いずれも、電気を流しやすかったり、磁石になりやすかったり、錆びやすかったりします(一部を除く)

これは、いずれもこの最外殻、原子表面の同じ軌道上で「デンシ」が多いことに起因しているためでしょう。
自由に動ける範囲が広いのです。
そのように思います。

このあたりも、従来の量子化学では、???に陥る点ですね。
同じように原子の外側で回っているはずなのに、外れやすい電子とそうでない電子がある。
その違いは、いったい何故??


ちなみに、現在知られていない元素。
法則に合わせると、下図のように推測されているそう。(シーボーグ)

(クリックで拡大、ウィキペディアより)
拡張周期表(シーボーグ)

この原子の配置(軌道内のデンシ、ヨウシ数)は、私の竜巻説でも、全く同じになる。
デンシ、ヨウシ:2⇒6⇒10⇒14⇒18個ずつ
この比は、同心円ドーナツでの面積比に相当します。

そして、最内郭を除き、外側の軌道から配置される。
配置される順番としては、2⇒18⇒14⇒10⇒6

ただし、いずれも立体的な障害がなければの話である。
立体的な障害があれば、軌道の一部又は全部が成り立たない場合もあるだろう。




化学、量子化学に興味のない人にとっては、どうでもいい問題かもしれないけれど。
いまの化学、量子化学、とっても変です。

学問の前提となっている部分で歪んでいる。
明らかな間違いが、信じ込まれている。

あなたはそう思いませんか?

  
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