Глобальная система химических соединений и алгоритмы их превращений. Соединения азота третьего ранга

НАУЧНАЯ МЫСЛЬ

С.В. ЕВДОКИМОВ

ГЛОБАЛЬНАЯ СИСТЕМА 

ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 

И АЛГОРИТМЫ ИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ  
СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА ТРЕТЬЕГО РАНГА

Монография

Москва

ИНФРА-М

2021

УДК 546.17(075.4)
ББК 24.125

Е15

Евдокимов С.В.

Е15
Глобальная система химических соединений и алгоритмы их 

превращений.  Соединения азота третьего ранга : монография / С.В. 
Евдокимов. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 145 с. — (Научная 
мысль).

ISBN 978-5-16-109705-2 (online)

Теоретическим фундаментом глобальной системы химических 

соединений является Периодическая система химических элементов 
Д.И. Менделеева. На этом фундаменте построена матричная система 
химических соединений различного ранга. Для описания химических 
свойств и алгоритмов превращений веществ используется формализм 
химико-математической логики. Новый подход в описании химических 
свойств веществ позволяет охватить множество известных веществ в их 
диалектической взаимосвязи, и прогнозировать существование новых 
соединений и области их применения.

Ключевые слова: теория, опыт, периодическая система химических 

элементов, комбинаторика, ранги химических соединений, их матрицы, 
уравнения химических реакций, импликации, выводы, глобальная система 
химических соединений, области применения веществ.

УДК 546.17(075.4)

ББК 24.125

ISBN 978-5-16-109705-2 (online)
© Евдокимов С.В., 2021

ФЗ 

№ 436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1

Введение

Теоретическим фундаментом  общей системы химических 

элементов

<Эi>

является  Периодическая система химических элементов Д.И. 
Менделеева. На еѐ основе необходимо построить  глобальную 
систему химических соединений, описать их свойства, выявить их 
взаимосвязь и алгоритмы превращений. Решению этой  проблемы 
посвящена  серия  монографий1-5.

При 
анализе 
глобальной 
системы 
химических 
соединений 

необходимо выявить систему истинных импликаций и эквивалентных
высказываний, 
описывающих 
скрытую 
взаимосвязь 

химических свойств веществ в доступной области условий. Для этого 
будем использовать найденные нами алгоритмы превращения 
веществ, обобщающие многочисленные опытные данные.

Для их формализации используем следующие обозначения:

<А(Э)> - «Вещество A реагирует с элементом Э».
<B(Э)> - «Вещество B реагирует с элементом Э».
<А(Э)><B(Э)> - «Вещество A реагирует с Э, и вещество B реагирует с 
Э».
<A*B> - обозначает множество бинарных соединений из элементов A
и B.
Запись <A*B(Э)> означает, что хотя бы одно бинарное соединение  
из множества <A*B> реагирует с Э.
<A*B*С(Э)> - хотя бы одно  соединение  третьего ранга из множества 
<A*B*С> реагирует с Э.

Опыт показывает, что некоторые вещества реагируют друг с 

другом, а некоторые – нет, при этом результат эксперимента сильно 
зависит от условий его проведения. Для веществ, которые реагируют 
друг с другом в каких-то конкретных условиях, всегда можно найти 
область условий (например, при более низких температурах),  где 
они не реагируют. Всѐ это обусловлено специфичностью химического поведения веществ, при которой выявить общие правила 
взаимодействия веществ весьма затруднительно.  Чтобы иметь 
возможность сравнивать химическое поведение всей совокупности 
веществ в одних и тех же условиях (общих для всех веществ), надо 
абстрагироваться от  специфичности  условий химических реакций. 
Для этого введено понятие доступной области условий
для 

химических реакций.

Под доступной областью условий для химических реакций 

понимается максимально широкая область температур, давлений, 

набор растворителей и катализаторов, а также различных  физических воздействий (электрических разрядов,  излучения, ультразвука и т. д.), которые могут быть использованы для эксперимента. 

Например, температурный интервал для веществ заключен от 

температуры, близкой к абсолютному нулю, до ~ 60000C . Давление 
может изменяться от самых малых величин (вакуум) до  ~ 100 тыс. 
атм. Излучение – от самых коротких  до самых  длинных волн. 
Состояние вещества – твѐрдое, жидкое, газообразное. Растворители 
– органические и неорганические, разнообразные катализаторы.   

Будем говорить, что в доступной области условий   вещество А

реагирует с веществом В, и писать <А(В)>, если найдены конкретные 
условия (температура, давление, катализатор, растворитель), при 
которых из А и В возникают новые вещества в любых, даже самых 
мизерных (следовых) количествах (определяемых с помощью 
современных чувствительных методов). Если такие условия не 
найдены, то соответственно: <А(В)>.

Алгебра  высказываний в химии

Алгоритмы  превращения веществ

Алгоритм 1.

Для соединений второго ранга:

«Если элементы А и B реагируют с элементом Э, то хотя бы одно 

бинарное соединение  из множества <A*B> реагирует с Э»;

<А(Э)><B(Э)> → <A*B(Э)>.

Примеры:
1. Общая импликация:

<H(O)><S(O)> → <H*S(O)>.  

«Если водород реагирует с кислородом, и сера реагирует с кисло
родом, то и то хотя бы одно бинарное соединение из множества сероводородных соединений: <H*S> реагирует с кислородом».

Запись H2S € <H*S> означает, что «H2S принадлежит множеству 

<H*S>». 

Частная импликация:

<H(O)><S(O)> → <H2S(O)>.

«Если водород реагирует с кислородом, и сера реагирует с 

кислородом, то и сероводород реагирует с кислородом».

2. Общая импликация:

<H(Na)><O(Na)> → <H*O(Na)>.

Частные импликации:

<H(Na)><O(Na)> → <H2O(Na)>.

«Если водород реагирует с натрием, и кислород реагирует с 

натрием, то и вода реагирует с натрием».

<H(Na)><O(Na)> → <H2O2(Na)>.

«Если водород реагирует с натрием, и кислород реагирует с 

натрием, то и перекись водорода реагирует с натрием».

H2O, H2O2 € <H*O>.

Истинностное значение импликации:

А(Э)><B(Э)> → <A*B(Э)>

определяется таким образом:

<А(Э)><B(Э)>   <A*B(Э)>   <А(Э)><B(Э)> → <A*B(Э)>.

1                 1          
1

0                 1                                    1
0                 0                                    1
1                 0                                    0

Поэтому возможны следующие комбинации истинных высказываний:

1.

<А(Э)><B(Э)> → <A*B(Э)>.

«Если элемент A реагирует с Э, и  B реагирует с Э, то и бинарное 

соединение из множества <A*B> реагирует  с Э».

2.

<A(Э)><B(Э)> → <A*B(Э)>.

«Если элемент A не реагирует с Э, но  B реагирует с Э, то не 

исключено, что бинарное соединение из множества <A*B> реагирует  
с Э».

3.

<A(Э)><B(Э)> → <A*B(Э)>.

«Если элемент A не реагирует с Э, и  B не реагирует с Э, то не 

исключено, что  бинарное соединение из множества <A*B> реагирует  с Э».

4.

<A(Э)><B(Э)> → <A*B(Э)>.

«Если элемент A реагирует с Э, но  B не реагирует с Э, то не 

исключено, что  бинарное соединение из множества <A*B>

реагирует  с Э».

Для соединений третьего ранга:

«Если элементы А, B и C реагируют с элементом Э, то хотя бы одно  
соединение  третьего ранга из множества  <A*B*С> реагирует с Э»; 

<А(Э)><B(Э)><C(Э)> → <A*B*С(Э)>.

Пример:
Общая импликация:

<H(Na)><S(Na)><O(Na)> → <H*S*O(Na)>.

Частная импликация:

<H(Na)><S(Na)><O(Na)> → <H2SO4(Na)>.

«Если водород реагирует с натрием, сера реагирует с натрием,  и 

кислород реагирует с натрием, то и серная кислота реагирует с натрием».

H2SO3 , H2SO4, H2S2O8 € <H*S*O>.

Алгоритм 2.

«Если вещество А реагирует с веществом В, то найдѐтся хотя бы 

одно вещество Х, такое, что истинна импликация»:

<А(Х)><Х(B)> → <A(B)>.

Это равносильно условному высказыванию:
«Если вещество А реагирует с веществом Х, а вещество Х 

реагирует с веществом В, то вещество А реагирует с В». 

Пример:

<H2SO4(NaOH)><NaOH(Al)> → <H2SO4(Al)>.

«Если серная кислота реагирует
с гидроксидом натрия, а 

гидроксид натрия реагирует с алюминием, то  серная кислота реагирует с алюминием».

Эта формула обобщается и на большее число «слагаемых» в 

предпосылке:

<А(Х)><Х(Y)><Y(Z)><Z(B)> → <A(B)>.

Пример:

<HNO3(NaOH)><NaOH(Al)><Al(HCl)> → <HNO3(HCl)>.

«Если вещество А реагирует с веществом B, а вещество B

реагирует с веществом C , то возможно, что A и C реагируют друг с 

другом»

<A(B)><B(C)> → <A(C)>.

Пример:

<H2SO4(NaOH)><NaOH(Al2O3)> → <H2SO4(Al2O3)>.

Алгоритм 3.

«Если вещество А реагирует с веществом Х, и вещество А

реагирует с веществом Y, то возможно, что Х и Y реагируют друг с 
другом»;

<A(X)><A(Y)> → <X(Y)>.

Пример:

<H2SO4(NaOH)><H2SO4(Al2O3)> → <NaOH(Al2O3)>.

Алгоритм  4.

«Если элемент A реагирует с элементом Y, то в формуле <A*B(X)> 
элемент A можно заменить на Y»;

<A*B(X)><A(Y)> → <Y*B(X)>

- логическое замещение по A.

Пример:

<H*O(Na)><H(S)> → <S*O(Na)>.
<H2O(Na)><H(S)> → <SO2(Na)>.
<H2O(Na)><H(S)> → <SO3(Na)>.

SO2, SO3 € <S*O>.

«Если элемент B реагирует с элементом Y, то в формуле <A*B(X)> 
элемент B можно заменить на Y»;

<A*B(X)><B(Y)> → <A*Y(X)>

- логическое замещение по B.

Пример:

<H2O(Na)><O(S)> → <H2S(Na)>.

Это преобразование обобщается и на соединения третьего ранга:

<A*B*C(X)><A(Y)> → <Y*B*C(X)>.
<A*B*C(X)><B(Y)> → <A*Y*C(X)>.
<A*B*C(X)><C(Y)> → <A*B*Y(X)>.

Примеры:

<H2SO4(KOH)><H(Na)> → <Na2SO4(KOH)>.

<H2SO4(KOH)><S(Cl)> → <HClO4(KOH)>.

Алгоритм 5.

«Если соединение <A*B> реагирует с веществом Х , а X реагирует с 
Y, то  возможно, что <A*B> реагирует с веществом Y»;

<A*B(X)><X(Y)> → <A*B(Y)>

- логическое замещение по X.

Пример:

<CO2(H2O)><H2O(ZnO)> → <CO2(ZnO)>.

Алгоритм  6.

«Если 
в 
доступной 
области 
условий 
исходные 
вещества 

реагируют друг с другом, то реагируют и продукты реакции».

Это верно как для обратимых, так и для  необратимых реакций.

Алгоритм 7.

Закон замещений Д.И. Менделеева:

«Всякие две части, на которые можно разделить частицу сложного 
тела, способны замещать друг друга». 

«Так, сложную молекулу АВ можно мысленно разделить на две 

части: А и В, где через А и
В обозначены отдельные атомы (или 

группы атомов). Значит, в соединениях вида ВХ
группу атомов В 

можно заменить на А. При этом получается соединение вида AX. И 
в соединениях вида АY группу атомов А можно заменить на В. При 
этом 
получается 
соединение 
вида
BY. 
Подобные 
замены 

осуществляются либо непосредственно напрямую в реакциях 
замещения, либо косвенно, через ряд промежуточных реакций». 

Алгоритм 8.

«Если существуют бинарные соединения <А*Э> и <B*Э>, то 

существуют соединения третьего ранга <A*B*Э>»;

<А*Э><B*Э> → <A*B*Э>.

В согласии с этим,  истинностное значение импликации
опре
деляется таким образом:

<А*Э><B*Э>   <A*B*Э>   <А*Э><B*Э> → <A*B*Э>.

1                 1                                    1
0                 1                                    1
0                 0                                    1
1                 0                                    0

Возможны следующие комбинации истинных высказываний:
1.

<А*Э><B*Э> → <A*B*Э>.

«Если существуют соединения второго ранга вида:

<А*Э> и <B*Э>, 

то существует хотя бы одно соединение третьего ранга вида:

<A*B*Э>».

2.

<A*B><B*Э> → <A*B*Э>.

«Если не существует соединений вида: <А*B> , но  существуют 
соединения <B*Э>, то не исключено, что существуют соединения 
вида <A*B*Э>».

3.

<А*Э><B*Э> → <A*B*Э>.

«Если  существуют соединения вида: <А*Э> , но  не существует 
соединений <B*Э>, то не исключено, что существуют соединения 
<A*B*Э>».

4.

<A*Э><B*Э> → <A*B*Э>.

«Если не существует соединений: <А*Э> и <B*Э>, то не исключено, 
что существуют  соединения <A*B*Э>».

Алгоритм 9.

«Если существуют соединения третьего ранга -<A*B*C>, и второго 
ранга -<A*Y> , то  возможно существование соединений <Y*B*C>»;

<A*B*C><A*Y> → <Y*B*C>,

(замещение по A).

«Если существуют соединения третьего ранга -<A*B*C>, и второго 
ранга -<B*Y> , то   возможно существование соединений <A*Y*C>»;

<A*B*C><B*Y> → <A*Y*C>,

(замещение по B).

«Если существуют соединения третьего ранга -<A*B*C>, и второго 
ранга -<C*Y> , то   возможно существование соединений  <A*B*Y>»;

<A*B*C><C*Y> → <A*B*Y>,

(замещение по C).

Базовые формулы для химических элементов

В доступной области условий свойства химических элементов 

описываются ранее найденными базовыми формулами, основанными на опытных данных. 

Базовые формулы взаимодействия  неметаллов

1. <H(L), L≠Н>.

2. <B(L), L≠В, Te>.

3. <C(L), L≠С, Cl, As, Se, Br, Te, I>.

4. <N(L), L≠N, Se, Br, Te, I>.

5. <O(L), L≠O>.

6. <F(L), L≠F>.

7. <Si(L), L≠Si>.

8. <P(L), L≠Р, Se, Te>.

9. <S(L), L≠S, I>.

10. <Cl(L), L≠C, Cl>.

11. <As(L), L≠C, As>.

12. <Se(L), L≠C, N, Р, Se, Te, I>.