2022 Выпуск №4

Периодическая система стеклообразования

DOI

10.5922/gikbfu-2022-4-7

Страницы / Pages

81-96

Аннотация

Предложена периодическая система стеклообразования на основе модели стеклооб­разования, в которой возможность образования стекол на основе простых (одноэле­ментных) веществ и сплавов на их основе связана с особенностями электронных кон­фигураций атомов, такими как стабильные электронные конфигурации s0, s2, p0, p3, p6, d0, d5, d10, f 0, f 7 и f 14, из чего вытекает первичная и вторичная периодическая зави­симость склонности к стеклообразованию веществ разной природы. Предположитель­но, стеклообразованию в сплавах способствуют структурно-конфигурационные рав­новесия, которые формируются в стеклующихся расплавах при температуре варки стекла между кластерами разной степени полимерности, образующимися благодаря тому, что электронные конфигурации атомов в разных химически связанных состоя­ниях близки по величине энергии и отвечают как низко-, так и высокомолекулярным состояниям молекулярных группировок в расплавах. Предложены два параметра стек­лообразования на основе областей стеклообразования, которые определяются количе­ственно, характеризуя способность атомов химических элементов, составляющих расплав, образовывать стеклообразную сетку. Зависимость этих параметров от заря­да ядра элементов является экспериментальным доказательством первичной и вто­ричной периодичности склонности к стеклообразованию в случае сульфидных, селе­нидных, теллуридных, оксидных и галогенидных систем. Электронно-конфигурацион­ная модель оказалась применимой к алмазоподобным и металлическим системам. На основе предложенных теоретических представлений и данных об областях стеклообра­зования бинарных и тройных систем предложена периодическая система стеклообра­зования веществ, то есть способности простых веществ и их сплавов к формирова­нию массивных неравновесных некристаллических объектов.

Abstract

The article proposes the periodic system of glass formation which is based on the model of glass formation where the possibility of forming glasses based on simple substances and simi­lar alloys is associated with the features of the electronic configurations of atoms, such as sta­ble electronic configurations s0, s2, p0, p3, p6, d0, d5, d10, f 0, f 7 and f 14. It results in primary and secondary periodic dependence of the tendency to glass formation of substances of differ­ent nature. Presumably, the glass formation in alloys is promoted by structural-configura­tio­nal equilibria, which are formed in vitrifying melts at the glass melting tempera­ture between clusters of different degrees of polymerization, which are formed due to the fact that the elec­tronic configurations of atoms in different chemically bonded states are close in terms of ener­gy and correspond to both low — and high-molecular states of molecular groups in melts. The author proposes the parameters of glass formation, which are determined quanti­tatively, char­acterizing the ability of the atoms of the chemical elements that make up the melt to form a glassy network. The dependence of these parameters on the charge of the nucleus of the ele­ments proves the primary and secondary periodicity of the tendency to glass formation in the case of sulfide, selenide, telluride, oxide and halide systems. The electronic configura­tion mod­el turned out to be applicable to diamond-like and metallic systems. On the basis of the propo­sed theoretical concepts and data on the regions of glass formation of binary and ternary sys­tems, a periodic system of glass formation of substances is proposed, i. e. the ability of simple substances and their alloys to form massive non-equilibrium non-crystalline objects.

Список литературы

1. Lunin V. V., Berdonosov S. S., Drozdov A. A. et al. Chemical elements. Encyclope­dic dictionary. Learning guide. Moscow, 2019.

2. Менделеев Д. И. Основы химии. 11-е изд. (первое Госхимтехиздата). Т. 1. М. ; Л., 1932.

3. Сперанский А. В. Краткий курс химии. Учебное пособие для Император­ских Московского университета и Московского инженерного училища. М., 1907.

4. Гинак Е. Б. Метрологическая реформа Д. И. Менделеева (конец XIX — начало XX вв.) / ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева». М., 2013.

5. Золотов Ю. А. Периодическая система элементов // Журнал аналитиче­ской химии. 2007. Т. 62, № 9. С. 901—902.

6. Баум Е. А., Лунин В. В. Российский вклад в Периодическую систему // Вестник РФФИ. 2019. № 1 (101). С. 54—69.

7. Руни Э. Периодическая система. От философского камня к 118 элемен­там. М., 2020.

8. Базиев Д. Х. Завершенная система элементов Д. И. Менделеева. М., 2015.

9. Гурский А. Л., Гурский Л. И. К 150-летию создания Периодической системы эле­ментов // Изв. НАН Беларуси. Сер. Физ.-мат. наук. 2019. Т. 55, № 2. С. 242—254.

10. Мустафин Д. И. История классификации химических элементов. Пери­одической таблице химических элементов 150 лет! // Образование и наука для ус­тойчивого развития : матер. XII науч.-практ. конф. : в 2 ч. М., 2020. Ч. 1 : Про­б­лемы окружающей среды и зеленая химия для устойчивого развития. С. 56—62.

11. Леенсон И. А. Химические элементы: путеводитель по периодической таблице: 118 открытий, которые изменили мир. М., 2016.

12. Гусев Б. В., Сперанский А. А. Объемная периодическая матрица химиче­ских элементов // Техника и технология силикатов. 2018. Т. 25, № 2. С. 34—38.

13. Аджиев Х. М., Аджиева И. Х. Трехмерная диадно-винтовая модель Перио­дической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Нальчик, 2020.

14. Александров В. Д. Кристаллографическая таблица химических элементов // Кристаллография. 2014. Т. 59, № 3. С. 381—386.

15. Букаев Ю. В. Элементы: новые закономерности. Коррекция, математиза­ция закона Менделеева, ПС, критериев. Развитие. М., 2019.

16. Виноградова М. Г. О космогонической сущности Периодической системы элементов Д. И. Менделеева: [результаты углубленного изучения процесса рождения вещества и нового видения структуры образующейся атомной мате­рии]. 150-летию создания Периодической системы элементов Д. И. Меделеева посвящается. Новосибирск, 2019.

17. Мартынов И. В. О возможности создания единой формулы, описываю­щей положение элементов в периодической таблице Д. И. Менделеева // Хим. физика. 2012. Т. 31, № 11. С. 75—78.

18. Мартынов И. В. Периодический закон Д. И. Менделеева универсален // Хим. физика. 2017. Т. 36, № 4. С. 88—94.

19. Оганесян Ю. Ц. «Мы приблизились к границам применимости периоди­ческого закона» : интервью с академиком РАН Ю. Ц. Оганесяном / беседовала Е. В. Сидорова // Природа. 2019. № 2. С. 4—11.

20. Головатенко В. Д., Головатенко А. В. Политипизм химических элементов и сплавов как следствие действия периодичности закона Д. И. Менделеева // Вестник Концерна ПВО «Алмаз-Антей». 2013. № 1 (9). С. 90—93.

21. Гусев Б. В., Сперанский А. А. Закономерности блочного подхода для ана­лиза структуры химических элементов и проблемы материаловедения // Нанотехнологии в строительстве. 2019. Т. 11, № 1. С. 76—88.

22. Гусев Б. В., Галушкин Ю. А., Самуэл Иен-Лян Ин, Сперанский А. А. Законы объемной периодичности в строении физико-химических элементов и адап­тивное материаловедение // Техника и технология силикатов. 2016. Т. 23, № 2. C. 23—31.

23. Лабушев М. М., Лабушев Т. М. Объемная модель периодической системы химических элементов в геологическом аспекте // Изв. вузов. Горн. журн. 2020. № 1. С. 36—47.

24. Гусев Б. В., Сперанский А. А., Шалимов Л. Н., Волкова Ю. В. Матричное пред­ставление периодичности системы химических элементов. К 150-летию публи­кации Периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева // Русский инженер. 2018. № 4 (61). С. 52—57.

25. Горюнова H. A., Коломиец Б. Т. Стеклообразные полупроводники. IV : К вопросу о закономерностях стеклообразования // Журн. техн. физики. 1958. Т. 28, № 9. С. 1922—1932.

26. Funtikov V. A. Electron Configurations of Atoms as a Factor Affecting Glass For­mation in Elemental Substances and Their Alloys // Glass Physics and Che­mis­try. 1994. Vol. 20, № 6. P. 492—496.

27. Addison W. E. The Allotropy of the Elements. L., 1964.

28. Feltz A. Amorphe und glasartige anorganische Fest-korper. Berlin, 1983.

29. Бальмаков М. Д. О многообразии структур // Физика и химия стекла. 1989. Т. 15, № 2. С. 293—295.

30. Самсонов Г. В. Роль образования стабильных электронных конфигураций в формировании свойств химических элементов и соединений // Украинск. хим. журн. 1965. Т. 31, № 12. С. 1233—1247.

31. Ахметов Н. С. Неорганическая химия. М., 1975.

32. Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. М., 1988.

33. Щукарев С. А. Неорганическая химия. М., 1974. Т. 2.

34. Глазов В. М., Чижевская С. Н., Глаголева H. H. Жидкие полупроводники. М., 1967.

35. Бальмаков М. Д. Дефекты и флуктуации структуры в неупорядоченных системах // Физика и химия стекла. 1988. Т. 14, № 6. С. 801—809.

36. Борисова З. У. Химия стеклообразных полупроводников. Л., 1972.

37. Борисова З. У. Халькогенидные полупроводниковые стекла. Л., 1983.

38. Мазурин О. В., Стрельцина М. В., Швайко-Швайковская Т. П. Свойства стекол и стеклообразующих расплавов : справочник : в 4 т. Л., 1973—1980.

39. Недошовенко Е. Г., Туркина Е. Ю., Тверьянович Ю. С., Борисова З.У. Стеклооб­разование и взаимодействие компонентов в системе GeS₂-Ga₂S₃-NaCl // Вест­ник Ленингр. ун-та. Сер. 4. Физика, химия. 1986. № 2. С. 86—91.

40. Тверьянович Ю. С., Борисова З. У., Недошовенко Е. Г. Твердые стеклообраз­ные электролиты GeS₂-Ga₂S₃-MeCl (Me = Li, Na) // Стеклообразное состояние. Л., 1986. С. 389—390.

41. Тураев Э. Ю., Серегина Л. Н., Кесаманлы Ф. П. Структура ближнего порядка стеклообразного CdGeAs₂, изученная методами мессбауэровской и фотоэлек­тронной спектроскопии // Физика и химия стекла. 1984. Т. 10, № 6. С. 721—724.

42. Боглаев И. П., Ильин А. И., Крапошин В. С. и др. Природа особенностей атомных функций радиального распределения металлических стекол // Фи­зика и химия стекла. 1985. Т. 11, № 6. С. 641—646.