门捷列夫的按元素的核电荷数排列的化学元素周期律较好地反映了元素的性质与原子核外电子排布的关系,核电荷数只是反映了原子中的质子和电子的作用，但却忽视了中子。一种元素的性质不仅要由核外电子和核内质子的多少和如何排布来决定，而且要由核内中子的多少和如何排布来决定

对门捷列夫周期律的再认识

袁玉刚

摘要：用旋涡理论重新认识和解释门捷列夫周期律，提出新的排列方式和原子周期表。认为原子的原子量之所以不同不仅是由于核电荷数不同，而且还因为其所处层位不同。核面密度并非常数。核中心也有黑洞。

主题词：门捷列夫 周期律 周期表 旋涡

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1869年，俄罗斯科学家门捷列夫把元素的原子量排成行列，发现元素的物理性质和化学性质呈现周期性的重复。从而发现了元素周期律。1871年，门捷列夫发表了沿用至今的元素周期表。只是现在使用的周期表是按元素的核电荷数而不是原子量排列的。

1、门捷列夫周期律存在的问题

门捷列夫的按元素的核电荷数排列的化学元素周期律较好地反映了元素的性质与原子核外电子排布的关系，正确地解释了许多自然现象，特别是解决了K和Ar，Ni和Co，I和Te的原子量与所在位置不符的矛盾。但是，新的问题也接踵出现了。

1）核电荷数只是反映了原子中的质子和电子的作用，但却忽视了中子。一种元素的性质不仅要由核外电子和核内质子的多少和如何排布来决定，而且要由核内中子的多少和如何排布来决定。中子虽然不带电荷，但作为原子的主要成员也影响原子的性质。只考虑质子、电子不考虑中子显然是不全面的。镧系元素和锕系元素的质量都不一样，硬是捆在一起也是不对的。

2）同位素也是一种原子，不应该排除在周期律之外，但元素周期表中却未见到1000多种同位素的踪影。显然，元素周期表不能反映全部原子的情况。每一种原子都有进入周期表的权利。

2、我的原子周期律

我的原子模型认为：原子的旋涡力把旋涡中的质子、电子和光子旋聚在一起。质子和一部分电子被旋进核心组成原子核（包括中子），核外的电子组成原子的旋臂，光子则围绕在边缘。旋臂是分叉的。其规律和旋涡外围的物质圈层的分布规律相同，即叉数等于所在圈层的2的圈层次方。原子旋涡力决定了核内质子和中子数即质量数的大小，也决定了核外电子层的多少。质子和中子数决定了元素的性质。由于部分电子被旋进原子核，所以，核外电子层的电子充填最多达到二分之一。尽管电子层里没有排满电子，但原子核里的质子和中子层是排满的，其它的质子和电子是无法进入原子的。电子层及电子的多少对元素有一定的影响，但比起质子和中子数来就小多了。所以周期率应该以质子和中子数为标准，佐以电子层及电子的排布。

1）原子周期表

现在，利用旋涡理论，遵从泡利不相容原理、能量最小原理和中子优先原理，按原子中子总数或原子量（原子量近似于一个中子的质量）排出原子周期表。

在原子核外，从里向外，规定依次是第一层、第二层、第三层、第四层。

第一层：有两个旋臂，两个小层，每个小层只能容纳两个电子，最多可以容纳四个电子。但最多充填两个电子，由此组合出包括氢、氦两个元素的五种原子。

第二层：有四个旋臂，四个小层，每个小层只能容纳四个电子，最多可以容纳十六个电子。但最多可以充填八个电子，包括锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖八个元素的几十种原子。

第三层：有八个旋臂，八个小层，每个小层只能容纳八个电子，最多可以容纳六十四个电子。但最多能充填三十二个电子，包括钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩、钾、钙……溴、氪三十二个元素的几百种原子。目前只发现二十六个元素，说明还有六个没有被发现。

第四层：有十六个旋臂，十六个小层，每个小层只能容纳十六个电子，最多可以容纳二百五十六个电子。但最多能充填一百二十八个电子，包括铷以后所有元素的几百种原子。

用公式表达为：

Y=∑2|2n|

式中：

Y—电子总数，
n—电子层数。
X=0．5∑2|2n|
X—电子最大数。

与电子层相互对应，核内也只具有四个质子和中子层。也就是说，第一质子和中子层有两个旋臂，两个小层，最多可以容纳四个质子和中子。第二质子和中子层有四个旋臂，四个小层，最多可以容纳十六个质子和中子。第三质子和中子层有八个旋臂，八个小层，最多可以容纳六十四个质子和中子。第四质子和中子层有十六个旋臂，十六个小层，最多可以容纳二百五十六个质子和中子。第三和第四电子层都未填满，是正常现象。

具有一个质子和中子层的原子，质子数最多只能有两个，质子和中子总数最多只能有四个。具有两个质子和中子层的原子，质子数最多只能有十个，质子和中子总数最多只能有二十个。具有三个质子和中子层的原子，质子数最多只能有四十二个，质子和中子总数最多只能有八十四个。具有四个质子和中子层的原子，质子数最多只能有一百七十个，质子和中子总数最多只能有三百四十个。从目前情况来看，地球上的原子还没有超过四个质子和中子层的。

2）原子周期率

由此，可以得到原子周期率：

原子的物理、化学性质与原子的质子和中子数有周期性的关系。而这个周期正是原子旋涡的四个圈层决定的。

原子核内的质子和中子数存在2、8、32以及两两相加的10、40 等几个幻数。而幻数正是原子核全部填满质子和中子时的数字。

3）同质素

质子和中子数相同但原子量略有不同的原子叫同质素。同质素按原子量小大依次排列在同一个原子的格内。同一种同质素的差别主要是由于质子和中子进入了不同的层造成的。进入里层的原子的原子量比进入外层的原子的原子量要大一些。其中奥妙，以后再专文叙述。

4）与门捷列夫周期律的比较

原子周期表中只有四个周期。元素周期表中的第三、第四周期（可能是小周期）合并为原子周期表中的第三周期；元素周期表中的第五、第六和第七周期合并为原子周期表中的第四周期。原子旋臂上的四大电子层对应着太阳的四大聚变层。相关元素都是在相关聚变层里聚变出来的。

与元素周期律比较起来，原子周期律更强调了量变引起质变。质子层数越多，电子层数就越多，原子直径就越大，原子就越具有金属性，就越容易衰变。这比较容易解释。但是，同一个电子层中的电子越多，原子直径反而相对越小了，原子也越具有非金属性。为什么会这样？我认为：同一个电子层中的电子越多，说明旋涡力越大，原子核就越小，迫使电子越靠近原子核，当然，原子直径就越小。由原子直径的大小也可以看出那么多的副族元素其实都是在内电子层中增减电子的。还有，越往外电子密度越小。

K和Ar，Ni和Co，I和Te的原子量在门捷列夫周期表中与所在位置不符。这是由于前者的一个或几个质子填进了最外电子层，因而原子量略小一些。在原子周期表中，同质素的排列并不存在这种问题。也就是说，允许多一个质子的同质素中的某一个原子的原子量小于少一个质子的同质素中的某一个原子的原子量。

3．推论

1）原子核也具有圈层性

原子核内的质子和中子并不是杂乱无章地堆积在一起，而是仍然具有圈层性。并且，越向里，圈层越窄。

2）核面密度非常数

假设有三个质子和中子层，第一质子和中子层厚度为D，则里边的第二质子和中子层的厚度是第一质子和中子层厚度的一半，约为1/2D，第三质子和中子层厚度约为1/4D。因为第二质子和中子层的质子和中子数比第一质子和中子层增加4倍，层面积缩小近5倍，所以，第二质子和中子层与第一质子和中子层的面密度比约为20（若第一质子和中子层面密度为1，则第二质子和中子层面密度为20）。再向里，第三质子和中子层与第二质子和中子层的面积比为8，质子和中子数比为4，第三质子和中子层与第二质子和中子层的面密度比约为32（若第一质子和中子层面密度为1，则第二质子和中子层面密度为20，第三质子和中子层的面密度为640）。显然，核面密度并非常数，而是越向里越大。但核体密度又是常数。这就告诉我们：核内的粒子并不都是质子和中子。

核外电子却不是这样。第二电子层的厚度是第一电子层厚度的2倍，面积是第一电子层的近8倍。如果电子排满了，电子数是第一电子层的4倍。所以，电子面密度比为1/2（若第一电子层的面密度为2，则第二电子层面密度为

1）。第三电子层的面积是第二电子层的5倍，电子数仍然为4倍，电子面密度比为4/5（若第一电子层面密度为2，则第三电子层面密度为4/5）。显然，电子面密度越向外越小。

3）核中心有黑洞

在原子核内，质子和中子绕着中心公转。公转半径一定大于零。这个中心就是黑洞。黑洞边沿上聚集着一些质子、中子和光子