QbIrréguliersACFAS

Système du Québécium

Régularités d'ordre quatre chez les éléments irréguliers du tableau des éléments.

Pierre Demers, Projet Québécium

Traduction interdite

Résumé.

Soumis à l'ACFAS 75e congrès Trois-Rivières, mai 2007

Les tétrades. Dans le système du québécium, le tableau des éléments chimiques arrêté à Z = 120 peut s'afficher dans un tableau elliptique quart d'ellipse de 30 tétrades, chaque tétrade occupant une grande case ou case tétradique renfermant 4 éléments soit une orbitale et sa vicariante de la période suivante. - Les éléments irréguliers. Pour un élément Z, la formule électronique se déduit de celle de l'élément Z-1 par des règles connues : c'est la formule nominale qui est aussi la formule réelle pour les éléments réguliers mais non pour 19 éléments appelés irréguliers. Or la distribution des éléments irréguliers entre les trente cases tétradiques du tableau quart d'ellipse manifeste une régularité unimodale. Ce résultat confirme que la symétrie d'ordre quatre est une donnée précieuse pour comprendre les structures électroniques tridimensionnelles des atomes; aussi bien que la tétravalence du carbone et indirectement la vie.

http://www.lisulf.quebec/quebecium.qc.ca

http://www.lisulf.quebec/gqajuin2.html

Refusé le 9 II 2007.

Fig. 1. Tableau elliptique des éléments chimiques.

,

Fig. 2. Tableau quart d'ellipse, Tableau en tétrades. Il contient cent vingt éléments en trente tétrades. Les tétrades sont identifiées par leur numéro allant de 1 à 30 et par le premier élément écrit dans leur grande case en position NO. Ainsi numéro 25 W 74.. Une tétrade renferme deux orbitales de deux périodes consécutives vicariantes à l'intérieur d'une même strate. Ainsi W Au, Sg Uuu. - La colonne vertébrale comprend la rangée inférieure de dix tétrades ou quarante éléments

Éléments réguliers, éléments irréguliers.

On sait qu'une théorie atomique semi-empirique basée sur la succession des niveaux de l'atome d'hydrogène a permis d'établir par convention, une liste unidimensionnelle des éléments par valeurs de Z généralement acceptée. Cette liste contient, dans l'ordre des valeurs de Z, la formule de chaque élément c'est-à-dire le caractère de chaque électron constituant.

Fig. 3. Formule du québécium, augmentée des électrons des numéros 119 et 120.

Voyez la formule du québécium. Fig. 3. Cette formule est répétée dans les cases des grilles du tableau Fig. 1. Un tel tableau est numéroté, chacune de ses cases possède un numéro et un caractère électronique.

Règle de lecture. La formule électronique nominale d'un autre élément Z peut s'y lire en commençant au numéro 1 et en arrêtant à Z. L'électron de valence est le Zème, les électrons de numéro inférieur à Z forment le coeur. C'est la formule nominale de cet élément. Tous les éléments ont une formule nominale.

Cette formule nominale s'accorde avec la formule réelle pour la plupart des éléments, appelés réguliers. Pour certains éléments appelés irréguliers, il en est autrement. Voici la règle à suivre pour obtenir leur formule réelle. On lit à partir de 1 jusqu'à Z+D, en sautant D numéros. L'électron de valence est le (Z+D)ème. La valeur de D et l'identité des D électrons varient selon l'élément concerné.

La formule réelle d'un élément irrégulier peut se représenter dans un tableau numéroté qui lui est affecté en exclusivité. On trouvera ailleurs les 19 tableaux adaptés à chacun des 19 éléments irréguliers. http://www.lisulf.quebec/QbSyst2e.22.html

Il est à remarquer que le tableau du québécium contient celui de chacun des autres éléments, réguliers et irréguliers.

Les éléments réguliers. La colonne vertébrale du tableau elliptique et du tableau quart d'ellipse. L'expérience démontre que les dix grandes cases, formant la rangée inférieure du tableau en tétrades, ne renferment que des éléments réguliers. C'est la colonne vertébrale du tableau, qui renferme tous les éléments dont toutes les demi sous-couches sont complètes. Fig. 4. "Demi sous-couches toutes complètes entraîne élément régulier", mais la réciproque n'est pas vraie : pour plusieurs éléments réguliers, les demi sous-couches ne sont pas toutes complètes.

Une autre catégorie d'éléments réguliers est celle des trente éléments s et p, dont vingt-quatre sont situés en dehors de la colonne vertébrale. Au total la colonne vertébrale "élargie" est formée de soixante-quatre éléments. Les éléments hors la colonne vertébrale sont au nombre de cinquante-six et sont le domaine des irréguliers. Ce sont exclusivement des éléments d et f.

Fig. 4. Colonne vertébrale de quarante éléments dans le Tableau quart d'ellipse. La colonne vertébrale élargie comprend en outre vingt-quatre éléments p, soit au total soixante-quatre. Les éléments hors colonne vertébrale sont au nombre de 56.

Les éléments irréguliers. On en connaît dix-neuf, qui sont pointés sur le Tableau elliptique Fig. 1 et sur le Tableau par tétrades Fig. 2. On reconnaît qu'ils sont exclusivement d ou f, aucun élément s ou p n'étant irrégulier. Leur répartitition, à première vue, ne présente pas de régularité apparente. La plupart des auteurs leur accordent peu d'attention et ils constituent un inconvénient pédagogique. Il ne semble pas exister une théorie les expliquant globalement. Un caractère commun à tous les éléments irréguliers est que leur formule tirée de la formule du québécium comporte des lacunes, au nombre de D. Or ces lacunes sont d'une sous-couche s ou l = 0 ou 3 formées de cases soit isolées soit consécutives dans la formule du québécium, ayant tous les mêmes valeurs de l, c'est-à-dire appartenant tous au même type de sous-couche. La lacune comprend 14 cses f pour La 70 et autant pour Ac89.

On peut caractériser partiellement un élément irrégulier en faisant suivre son symbole des deux nombres Z et Z+D. Pour le caractériser complètement, il faut en outre identifier les D électrons de la lacune. Exemple Cr 24, 25, lacune (ou manque) électron 20 .

Réf. : http://www.lisulf.quebec/ QbSyst2e.23quater.html "Les exceptions".*

Lacunes et blocs

Portons attention à ce fait de la consécutivité des cases lacunaires. Je le rapproche d'un autre fait de consécutivité bien établidans la classification des éléments réguliers. Dans la suite de leurs formules électroniques dans la formule du québécium, les caractères des électrons forment des blocs homogènes par leurs paramètres n et l, la variable courante courante étant m en plus de s. Il y a ainsi des blocs s, p, d et f pour chaque valeur de n ou pour chaque couche d'électrons. Un bloc complet renferme un sous-bloc s = - suivi d'un sous-bloc s = +.

Examen de la répartition des éléments irréguliers dans le Tableau quart d'ellipse.

On voit à la figure 2 qu'ils sont compris dans onze tétrades. Leur présentation en tétrades révêle une sorte de régularité à laquelle ils obéissent. Voici la suite des onze tétrades qui contiennent des éléments irréguliers, ordonnées selon leur numéro d'ordre allant de 6 à 25. Fig. 5.

Fig. 5. Dix-neuf éléments irréguliers présentés par tétrades. Seules sont figurées les onze tétrades choisies, renfermant des éléments irréguliers. L'utilisation des tétrades et du Tableau quart d'ellipse permet d'apercevoir une sorte de régularité dans la répartition des éléments irréguliers selon le numéro de la tétrade. Cette répartition est unimodale et elle est dispersée de la tétrade six du scandium jusqu'à la tétrade vingt-cinq du tungstène, elle passe par un maximum unimodal caractérisé étalé sur les deux tétrades neuf du chrome et quinze du lanthane. - En se bornant aux tétrades figurées : le maximum des irrégularités se situe à la fin de la strate trois et au début de la strate quatre.

Le processus d'analyse utilisé, basé sur l'emploi des tétrades pour classifier les éléments, fait apparaître des régularités dans la fréquence d'apparition d'éléments irréguliers dans une tétrade. Cette fréquence peut valoir zéro, un, deux, trois ou quatre. Les tétrades de fréquence zéro sont omises de la liste et on n'aperçoit pas de fréquence trois. Ces apparitions répondent à l'apparition des séries de nombres quatre, deux, un en sens inverse dans la strate trois et en sens direct dans la strate quatre. Dans la strate quatre, il se trouve trois apparitions de la fréquence un en plus. Les séries complètes sont comme au Tableau suivant. On n'a pas observé la fréquence trois.

Le Tableau 1 résume ce qui précède sur les éléments irréguliers.

Tableau 1

Tétrades par valeurs croissantes de leur numéro d'ordre

Strate 3.........1 1 2 4............

Strate 4.........4 2 1 1 1 1 1

La figure 6 expose le contenu du tableau 1.

 

Fig. 6. Distribution des 19 éléments irréguliers entre les 11 tétrades de Fig. 5. Il y a une singularité entre les tétrades 9 et 15, qui sont contigües si on ignore les tétrades de la colonne vertébrale élargie. Elle se situe au passage de la strate 3 à la strate 4. En renumérotant les 11 tétrades de x = 1 à 11, le passage se fait à x = 4,5. On pourrait adapter une fonction de Gauss ou une fonction contenant un terme passant à l'infini à x = 4,5 telle que y = 2/|(x-4,5)|. - L'apparition de cette discontinuïté suggère une fois de plus que la classification en strates est physiquement bien-fondée.

Il y a là une symétrie miroir remarquable dans les fréquences d'apparition des éléments, qui apparaît grâce au groupement des éléments par tétrade. Elle n'apparaît nullement dans la liste des éléments par valeur de Z. Voyez la figure 7, où les éléments irréguliers sont mis en évidence dans un tableau elliptique. Il est difficile d'y reconnaître une régularité générale..

Fig. 7. Dans ce tableau demi-ellipse, on a mis en évidence les élements irréguliers et on a effacé les autres. On y aperçoit deux tétrades de fréquence 4 : Cr Cu Mo Ag; La Gd Ac Cm.

La manifestation de la symétrie miroir ci-dessus est associéee à l'intervention de symétries d'ordre quatre dans le tableau des éléments. En d'autres termes, l'usage des symétries quatre dans la classification des éléments paraît être plus qu'un artifice de calcul ou de présentation mais bien correspondre à la nature des forces entre électrons et noyaux.

Autre présence d'une symétrie droite gauche assimilable à miroir concernant les fréquences 1. Pour les tétrades d, elles sont associées au spin +; elles sont associées au spin - pour les tétrades f.

Fig. 8. Dans ce tableau elliptique, on a remplacé par une coloration vert foncé les 64 cases de la colonne vertébrale élargie et on n'a affiché que les 56 cases des éléments d et f potentiellement irréguliers. Les irréguliers mêmes sont mis en évidence. - Des flèches croisées traçant un X majuscule désignent les deux tétrades entièrement irrégulières, la tétrade Cr24 et la tétrade La 57. Ces deux tétrades forment une paire, étant contigües dans la succession des tétrades affichées, ce qui correspond au maximum unimodal apparaissant dans une autre représentation. De plus, dans la géométrie choisie, les petites ouvertures des X tracés forment un angle droit. - Des flèches isolées : les éléments irréguliers apparaissant par paires dans des tétrades. Ce sont la tétrade V 23 (éléments Nb et Pd) et la tétrade Ce 58 (éléments Ce et Th). Elles encadreent le sommet unimodal visible dans une autre représentation. - Il y a sept autres éléments irréguliers qui apparaissent isolément dans autant de tétrades. - Le total des irréguliers connus est 19. L'étude difficile de la chimie des transuraniens et des transcuriens pourrait en faire connaître d'autres et changer certaines des présentes analyses numériques. On sait que le technétium a été retiré de la liste des irréguliers vers l'an 1998. Il fait partie de la colonne vertébrale élargie.

Fig. 9. Comme la précédente, sauf que les strates 3 et 4 sont mises côte à côte. On voit, mieux que dans la précédente, l'agencement, comparable mais en ordre inversé, d'une tétrade 4 et d'une tétrade 2 dans chaque strate: cela concerne 12 éléments sur 19. - Quant aux 7 éléments isolés chacun dans une tétrade : le groupe Ru Rh dans la strate 2 est en une sorte d'opposition diagonale avec le groupe Pa U Np de la 4e strate. Le groupe Pt Au de la strate 4 est isolé. - Ces observations pourraient conduire à imaginer comment se disposent les nuages de probabilité de présence des électrons dans les atomes concernés.

Une tentative de classification réelle

Fig. 10. Tableau elliptique des réels. Ce tableau original met en évidence la position réelle et la position nominale des éléments irréguliers et rassemble toutes les données disponibles sur les éléments irréguliers. "Réel" s'applique au choix de la case possédant l'électron de valence correct. Dans une classification des réels, il y a des cases vides et des cases d'occupation multiple, avec des cooccupations et des cooccupants ou des "isooccupants".

La démarche de la Fig.10 conduit à une occupation double ou multiple de certaines cases réelles. Ainsi Cr et Mn sont des coocupants de la case 25 parce que, pour Cr24, la position réelle est Z+D = Z+1 = 25. Pour Cr et pour Mn, l'électron de valence est -3d2. Elle conduit à une occupation nulle de certaines cases, ces cases étant vides, n'étant assignées à aucun élément. De la sorte, la distribution réelle manque de présenter une classification uni-univoque applicable à tous les éléments avec occupation de chaque case.

Si on ne part pas d'une classification uni-univoque des éléments, il paraît bien difficile de créer un tableau en tétrades cohérent, comparable à celui de la figure 2, lequel conduit à manifester des symétries.

Une classification par valeurs nominales a donc des qualités de mise en ordre mutuel des éléments que la classification par valeurs réelles de l'électron de valence ne possède pas.

Suggestions. Cela suggère que ces qualités, et les symétries observées, dépendraient de la structure électronique du coeur des atomes plus que du caractère du seul électron de valence. Ou encore, de la structure électronique globale que l'atome devrait avoir avec Z électrons sans lacune, comme s'il était régulier sans lacune d'après la formule du québécium. Une classification par valeurs nominales revient d'ailleurs au même qu'une classification par valeurs de la charge Z du noyau. Ces deux suggestions vont évidemment à l'encontre du fait des irrégularités connues.

(Ou encore : les régularités mises ici de l'avant seraient-elles fortuites et explicables par le simple jeu du hasard)?

Remarque. En revanche, il faut remarquer que les cases réelles de la tétrade 4 CrCuMoAg forment une nouvelle tétrade 4 dont les 4 cases appartenant à la colonne vertébrale élargie. Il n'y a rien de tel pour la tétrade 4 LaGdAcCm.

Cooccupation dans le cas des ions. On pourrait attribuer aux ions des atomes réguliers des positions "rélles" dans le tableau, ainsi Na+ et Cl- partageraient les cases des gaz rares Ne et A respectivement. L'hélium ionisé He+ et devenu l'hydrogénoïde de charge Z = 1 et de masse 4 serait un cooccupant de la case H1.

Le problème est posé: de quelle manière les symétries 4 interviennent-elles pour expliquer que certains éléments soient irréguliers et non les autres?

Pour continuer l'analyse de la symétrie 4 associée aux éléments irréguliers, il faudrait examiner les différences entre formules nominales et réelles, après les tentatives exposées aux chapitres 21 et 22 écrits en 2003.

http://www.lisulf.quebec/QbSyst2e.22.html

Dans des travaux en 2005, j'ai signalé qu'un électron placé dans un champ orienteur, aussi bien que tout autre fermion, possède un cône de précession dont l'ouverture angulaire est douée de symétrie 4. On ne peut manquer de rapprocher ce résultat des symétries 4 rencontrées dans le tableau des éléments et de la tétravalence du carbone essentielle à la vie.

Les éléments irréguliers dans le Tableau de Mendeleev.

On voit Fig. 11 comment se disposent les éléments irréguliers dans le Tableau de Mendeleev. On les rencontre exclusivement dans la moitié ouest de Tableau, où se rassemblent les éléments hors colonne vertébrale élargie. Cette présentation fait ressortir une concentration de 3 éléments irréguliers dans la famille chimique du cuivre, tous dans la colonne 11 : Cu29, Ag47 et Au79.

Fig. 11. Tableau périodique remanié à la manière de Jamet 1923. Il diffère du tableau traditionnel principalement par sa colonne 1 situées à l'est plutôt qu'à l'ouest. On a distingué la colonne vertébrale élargie, qui occupe toute la moitié est. Quant à la mise en évidence des éléments irréguliers et de leur mise en ordre : la présente disposition suggère un groupement, celui de 3 éléments, semblables chimiquement, CuAgAu de la colonne 11, ce qui ressemble imparfaitement à la tétrade CrCuMoAg. Elle ne fait aucunement apparaître la tétrade LaGdCmAc. On reconnaît qu'une présentation par colonnes est peu adaptée à la mise en évidence de groupements parmi les éléments irréguliers. - On gagne en superposant les demi sous-blocs plutôt que les blocs entiers, ce qui ferait apparaître des moitiés de tétrades, c'est-à-dire les orbitales. Voyez Fig.12.

Fig.12. Comme Fig. 11 sauf superposition des demi sous-couches d et f. Cette disposition, analogue à la formation de tétrades, met en évidence les groupes de 2 et de 4 éléments irréguliers enserrant un segment de la colonne vertébrale élargie.

Sources.

Je n'ai pas pu trouver une seule étude sur les éléments irréguliers comme tels. On les trouve mentionnés dans des répertoires généraux. Certains répertoires tiennent le technétium 43 pour irrégulier et le cérium 58 pour régulier. Certains conjecturent que le darmstadtium 111 et le roentgenium 112 pourraient être irréguliers; tout compte fait, le nombre minimum d'irréguliers serait en tout et partout 18 et le nombre maximum serait 22. Je remercie Fernando Dufour qui m'a documenté à leur sujet.

http://lycees.ac-rouen.fr/galilee/iesp27/atome/tableau%20mendeleiev.htm

http://lycees.ac-rouen.fr/galilee/elements.htm

http://profmokeur.ca/"http://profmokeur.ca/ (Ivan Noëls)

http://www.webelements.com/

Fernando Dufour, communication verbale

http://www.lisulf.quebec/quebecium.qc.ca

30