[論文レビュー] The Periodic Table as a Part of the Periodic Table of Chemical Compounds

Mikhail M. Labushev|arXiv (Cornell University)|Mar 21, 2011

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ひとこと要約

本稿では、自然に存在する元素、鉱物、無機化合物、有機化合物の数を95種の自然的元素の1-, 2-, 3-, 4-組み合わせとしてモデル化することで、それぞれ95、4,465、138,415、3,183,545種の物質が得られる。情報比例係数を導入し、ストイキオメトリック関係を一般化し、これらの係数の期待値が原子量が元素を定義するのと同様に化合物を定義できることを示唆し、95元素と化合物パッケージを含む25周期の周期表を構築する。

ABSTRACT

The numbers of natural chemical elements, minerals, inorganic and organic chemical compounds are determined by 1, 2, 3 and 4-combinations of a set 95 and are respectively equal to 95, 4,465, 138,415 and 3,183,545. To explain these relations it is suggested the concept of information coefficient of proportionality as mathematical generalization of the proportionality coefficient for any set of positive numbers. It is suggested a hypothesis that the unimodal distributions of the sets of information coefficients of proportionality for atomic weights of chemical elements of minerals and chemical compounds correspond to unimodal distributions of the above sets for combination of 2, 3 and 4 atomic weights of 95 natural chemical elements. The expected values of symmetrized distributions of information coefficients of proportionality sets for atomic weights of minerals and chemical compounds are proposed to be used to define chemical compounds, like atomic weights define chemical elements. Variational series of the expected values can be represented as a sequence of packets of 95 values. The Periodic Table should be extended to the Periodic Table of Chemical Elements and Chemical Compounds consisting of a short period with 95 chemical elements and 4,465 minerals, and 24 periods with 138,415 compounds each. All naturally occurred chemical elements, minerals and chemical compounds should be packed in 95 to compose the suggested Table. The first long period comprises the packets of inorganic compounds, the rest of the periods include the packets of organic compounds.

研究の動機と目的

• 元素だけでなく化合物を含むように周期表を拡張し、統一すること。
• 自然に存在する化学種（元素、鉱物、無機化合物、有機化合物）の数を、95種の自然的元素の組み合わせによって説明すること。
• 情報比例係数を、正の数の集合に対するストイキオメトリック比例の一般化として導入すること。
• これらの係数の期待値が、原子量が元素を定義するのと同様に化合物を定義する特徴として機能できることを提唱すること。
• 95元素を含む短周期1つと、138,415化合物ずつを含む長周期24つを有する、25周期からなる新しい周期系を構築すること。

提案手法

• 自然に存在する化学種の数を組み合わせとしてモデル化：C(95,1) = 95 個の元素、C(95,2) = 4,465 個の鉱物、C(95,3) = 138,415 個の無機化合物、C(95,4) = 3,183,545 個の有機化合物。
• 情報比例係数を、任意の正の数の集合に対して定義し、原子量に適用可能なストイキオメトリック比例係数の数学的一般化とみなす。
• 鉱物および化合物における原子量の情報係数の単峰性分布を分析し、95元素の2-, 3-, 4-要素組み合わせから導かれる分布と類似していると仮説を立てる。
• これらの係数の対称化された分布の期待値が、元素の原子量と同様に化合物を定義するパrameterとして機能できることを提唱する。
• 95元素を含む短周期1つと、138,415化合物パッケージを含む長周期24つを有する新しい周期表構造を構築する。
• 表を配置する際、最初の長周期に無機化合物を、その後続の周期に有機化合物を配置し、すべての物質を95の構造的単位にパッケージ化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自然に存在する化学元素、鉱物、無機化合物、有機化合物の数を、組み合わせ数学によって体系的に説明できるか？
• RQ2 情報比例係数の概念が、化学種全体にわたるストイキオメトリック関係を一般化できるか？
• RQ3 鉱物および化合物における原子量の情報係数の分布は、95元素の2-, 3-, 4-要素組み合わせから導かれる分布と同様に単峰性を示すか？
• RQ4 これらの係数の期待値が、原子量が元素を定義するのと同様に化合物を定義する特徴として機能できるか？
• RQ5 元素と化合物を含み、一貫性のある構造的整理がなされた統一周期表をどのように構築できるか？

主な発見

• 自然に存在する化学元素の数は95であり、C(95,1) = 95と一致する。
• 自然に存在する鉱物の数は4,465であり、C(95,2) = 4,465と一致する。
• 自然に存在する無機化合物の数は138,415であり、C(95,3) = 138,415と一致する。
• 自然に存在する有機化合物の数は3,183,545であり、C(95,4) = 3,183,545と一致する。
• 鉱物および化合物における原子量の情報比例係数の対称化された分布の期待値が、元素の原子量と同様に化合物を定義するパラメータとして提案される。
• 提案された周期表は25周期からなる：95元素と4,465鉱物を含む短周期1つと、138,415化合物ずつを含む長周期24つで構成され、自然に存在するすべての物質が階層的にパッケージ化される。