Согласно периодическому закону поведение простых веществ, а также форм и свойств соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов, т.е. от их порядкового номера в современной таблице Д.И. Менделеева. В этом смысле возникает парадокс, смысл которого сводится, во-первых, к доминанте ядерных свойств над химическими в любых наблюдаемых системах организации вещества, в то время как участие химических и биогеохимических процессов, например, привело к дифференциации вещества и появлению жизни на Земле; во-вторых, парадокс допускает наличие последовательности и периодичности первичного распределения элементов, которое должно сохраняться на любом уровне организации простых веществ и их соединений во времени и пространстве. Т.о., под первичным распределением атомов элементов должна пониматься такая последовательность изменения их концентраций, которая не может быть нарушена никакими процессами дифференциации вещества в пространстве и времени.

Доминанта ядерных свойств атомов определяется тем, что основная их масса сосредоточена в их ядре, поэтому свойства простых веществ и их соединений находятся в периодической зависимости от их атомной массы. Химические же свойства элементов, зависящие от строения оболочек атомов, также подчиняются периодическомк закону. В этом и проявляется двойственная его природа. Первичное распределение атомов элементов (первичная распространённость) во вселенной, как известно, связано с синтезом ядер тяжелее гелия в звёздах и зависит от массы звёзд. Последующая же эволюция вещества находится под влиянием космохимических и геохимических процессов. И если первичное распределение последовательности концентраций элементов в процессе какой-либо дифференциации вещества определённого уровня всё-таки нарушается, то для этого должны существовать причины, которые можно установить с привлечением фундаментальных свойств элементов, не зависящих от физико-химических, биогеохимических их особенностей (например, стандартной энтропии ΔS⁰₂₉₈). Т. е. решать генетические проблемы эволюции вещества.

Также известно, что поведение химических элементов в различных средах зависит не только от их индивидуальных свойств, определяемых периодическим законом, но и самой среды. Фундаментальным свойством любой среды на любом уровне организации вещества является гравитация. Хотя из всех четырёх фундаментальных взаимодействий она самая слабая. Но именно гравитация управляет не только структурой вселенной, определяет периодичность в изменении свойств атомов элементов, но и влияет на их распространённость. Электромагнитное взаимодействие заряженных частиц, проявляющееся в химических процессах, намного сильнее гравитационного, и, казалось бы, химические процессы в условиях миллиардов лет эволюции вещества во вселенной должны каким-то образом повлиять на последовательность первичного распределения элементов в его дериватах. На самом деле первые же оценки кларковых количеств элементов разного уровня организации вещества (Clarke, Washington, 1924; Ферсман, 1933-1939; Goldschmidt, 1937,1938) вскрыли фундаментальную особенность периодичности в зависимости распространённости атомов химических элементов от их атомных масс и величины зарядов их ядер. Последующие уточнения (Taylor, 1964; Виноградов, 1956, 1962; Ронов, Ярошевский, Мигдисов, 1990) показали, что в общем распространённость элементов на разном уровне организации вещества подчиняется единой последовательности первичной их распространённости вне зависимости от того, как изменяются их концентрации в различных веществах и в различных средах в том числе в рудах и минералах руд ¹, в осадочных комплексах разреза земной коры ². Другими словами как в гомогенных (в морской и пресной воде, солнечной плазме), так и гетерогенных образованиях Солнечной системы (метеоритах, земной коре, породах разного состава и возраста, минералах) соблюдается одни и те же фундаментальные закономерности периодичности в распространённости элементов на разных уровнях организации вещества. Особенно они хорошо выражены в главных и побочных подгруппах больших периодов таблицы Д.И. Менделеева для элементов с близкими химическими свойствами: K, Rb, Cs; Cu, Ag, Au; Ca, Sr, Ba; Zn, Cd, Hg; Sc, Y, лантаноиды; Ga, In, Tl; Ti, Zr, Hf; Ge, Sn, Pb; V, Nb, Ta; Cr, Mo, W; Mn, Tc, Re; Fe, Ru, Os; Co, Rh, Ir; Ni, Pd, Pt вне зависимости от времени образования и абсолютных значений концентраций этих элементов в составе вещественных образований разной природы. А элементы главных и побочных подгрупп больших периодов таблицы Д.И. Менделеева представляют собой ассоциации и/или кластеры ³, сонахождение которых в веществах и естественных средах с другими элементами не нарушается ни при каких условиях и подчиняется единой закономерности периодичного уменьшения распространённости элементов в группах и подгруппах в зависимости от атомных масс и зарядов их ядер. Здесь под кластером понимается объединение нескольких химических элементов (ассоциаций), которое может рассматриваться как самостоятельная единица, обладающая свойствами периодического закона вне зависимости от уровня организации вещества. А элементы в кластерах, сохраняют первичную последовательность в их распространённости с момента нуклеосинтеза в звёздах.

Процедура выделения кластеров в вещественных образованиях заключается в следующем. Вначале выделяются ассоциации элементов. Под ассоциацией элементов, вслед имеющимся представлениям ⁴, понимается устойчивая и повторяющаяся их совокупность с близкими геохимическими свойствами, согласованно ведущих себя в тех или иных вещественных образованиях и характеризующиеся относительно высокими уровнями их накопления. При этом вне зависимости от концентраций элементов в ассоциациях разных вещественных образований элементы в них также следуют закону последовательности их первичной распространённости. Затем ассоциации группируются в кластеры, структура которых базируется на устойчивости связей элементов в строгой последовательности увязки с их первичной распространённостью или фундаментальными свойствами (например, стандартной энтропии элементов).

Исследованием распределения элементов-примесей в составе золоторудных, полисульфидных, редкометальных месторождений Якутии, первичных, вторичных ореолах и потоках рассеяния, в составе почв и водорастворимых соединений почв и растений Приазовья, включая ядра семян, установлено, что вне зависимости от уровней организации вещества, гомогенной или гетерогенной природы, в твёрдом, жидком состоянии, в составе неживого и живого вещества проявляется один и тот же закон: примеси элементов в них сохраняют свою первичную последовательность их распространённости. Нарушение первичной распространённости элементов-примесей в составе естественных образований связано с особенностями влияния сред на условия их образования, что даёт возможность устанавливать их генетическую природу.

Литература