Глобальная система химических соединений. Соединения третьего ранга для бора и углерода

НАУЧНАЯ МЫСЛЬ

С.В. ЕВДОКИМОВ

ГЛОБАЛЬНАЯ СИСТЕМА 

ХИМИЧЕСКИХ 
СОЕДИНЕНИЙ

СОЕДИНЕНИЯ  ТРЕТЬЕГО РАНГА 

ДЛЯ БОРА И УГЛЕРОДА

Монография

Москва

ИНФРА-М

2021

УДК 546.2(075.4)
ББК 24.12

Е15

Евдокимов С.В.

Е15
Глобальная система химических соединений. Соединения  третьего ранга 

для бора и углерода : монография / С.В. Евдокимов. — Москва : ИНФРА-М, 
2021. — 179 с. — (Научная мысль).

ISBN 978-5-16-109652-9 (online)

Теоретическим фундаментом общей системы химических элементов являются 

открытый
Д.И. Менделеевым Периодический закон и Периодическая система 

химических элементов. На их основе осталось построить глобальную систему 
химических соединений, описать их свойства и алгоритмы превращений. Решению 
этой проблемы посвящена серия подготовленных монографий. В основу глобальной 
системы химических соединений положена система матриц соединений различного 
ранга. Для описания химических свойств и алгоритмов превращений веществ 
используется формализм химико-математической логики.

Ключевые 
слова:
периодическая 
система 
химических 
элементов, 

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

УДК 546.2(075.4)

ББК 24.12

ISBN 978-5-16-109652-9 (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>

являются открытый  Д.И. Менделеевым (1869 г.) Периодический 
закон и Периодическая система химических элементов. На их 
основе осталось построить  глобальную систему химических
соединений, 
описать их свойства,
выявить их взаимосвязь и 

алгоритмы 
превращений. 
Решению 
этой 
фундаментальной 

проблемы посвящена серия монографий.

С учѐтом   экспериментальных данных в монографии «Логика 

в химии»[1]
(Лауреат IV
Всероссийского конкурса на лучшую 

научную и учебную пкбликацию «АКАДЕМУС» в номинации 
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ) была определена система базовых 
формул для химических элементов. 
На еѐ основе представлен 

способ описания химического поведения химических элементов с 
помощью импликаций и других формул математической логики.  
Установлены правила,
определяющие  взаимосвязь их химических 

свойств в доступной области условий.

Cистема химических соединений рассмотрена в следующей 

монографии:
«Глобальная система химических соединений. 

Матрица 
соединений 
второго 
ранга 
 
и 
алгоритмы 
их 

превращений»[2]. Она включает в себя матричный способ описания 
совокупности 
известных 
веществ 
на 
базе 
всевозможных

(виртуальных) комбинаций «основных» химических элементов 
Периодической системы Д.И. Менделеева. Представлена матрица 
химических соединений второго ранга из 840 комбинаций вида:

<Эi*Эj>,

описаны 
свойства 
бинарных 
соединений 
и 
алгоритмы 
их 

превращений. 

В  следующей монографии «Глобальная система химических 

соединений.  Начала химико-математической логики» (Победитель 
V международного
конкурса  на лучшую научную и учебную 

пкбликацию «АКАДЕМУС» в номинации ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ.
https://znanium.com/read?id=361795) сформулированы начала новой 
области знаний - химико-математической логики (математической 
логики в химии). Представлена матрица химических соединений 
третьего ранга:

<Эi*Эj*Эk>, 

которая включает в себя 23240 комбинации из 64  «основных» 

химических элементов (49 металлов и 15 неметаллов). 
Это 

множество делится на 15 групп: 

1. <H*Эi*Эj> - соединения водорода.
2. <B*Эi*Эj> - соединения бора.
3.<C*Эi*Эj> - соединения углерода. 
4.<N*Эi*Эj> - соединения азота.
5. <O*Эi*Эj> - соединения кислорода.
6. <F*Эi*Эj> - соединения фтора.
7. <Si*Эi*Эj> - соединения кремния.
8. <P*Эi*Эj> - соединения фосфора. 
9. <S*Эi*Эj> - соединения серы.
10. <Cl*Эi*Эj> - соединения хлора.
11. <As*Эi*Эj> - соединения мышьяка.
12. <Se*Эi*Эj> - соединения селена.
13. <Br*Эi*Эj> - соединения брома.
14. <Te*Эi*Эj> - соединения теллура.
15. <I*Эi*Эj> - соединения йода.
Осталось
описать их свойства, выявить их взаимосвязь и 

алгоритмы превращений.

Описание для  группы водородных соединений:

<H*Эi*Эj>

было
дано в монографии: «Глобальная система химических 

соединений.  Соединения  водорода третьего ранга и  их свойства».  

Задачей настоящей работы является  создание подобного 

описания для  соединений бора и углерода:

<(B*Эi*Эj)>. <(С*Эi*Эj)>.

Алгоритмы  превращения веществ

Логическое отношение следования в математической логике 

называется импликацией. Еѐ можно представить   формулой:

А → В,

где стрелка (символ импликации) обозначает логическое отношение 
следования, которое связывает А и В. В этой формуле  А
называется 
условием 
(предпосылкой),
а 
В
заключением 

(следствием).

Импликация признается ложной только в одном случае, когда 

предпосылка  истинна, а заключение  ложно. В остальных случаях, 
т.е. когда и предпосылка и заключение - истинны (1,1); либо, когда и 
предпосылка и заключение - ложны (0,0); либо, когда предпосылка 
– ложна (0), а заключение - истинно (1), во всех этих случаях 

импликация истинна, по определению. В согласии с этим,  

истинностное 
значение 
импликации 
 
определяется 
через 

истинностные значения А и В таким образом:

А   В   А → В
1   1
1

0   1      1
0   0      1
1   0      0

Если истинны высказывания:

А → В,  В → А,

то говорят, что 

«А равносильно (эквивалентно) В». 

Коротко  эквивалентность высказываний  можно записать в виде:

А ↔ В.

Эта запись обозначает высказывание:

«Если имеет место А, то имеет место и В; верно и обратное».

Или высказывание: 

«Из А следует В, а из В следует А».

Или высказывание: 

«В имеет место тогда и только тогда, когда имеет место А».

При этом формулы:

А ↔ В,   А ↔ В

либо одновременно обе - истинны, либо обе - ложны. Здесь вторая 
формула обозначает предложение: 
«Если А не имеет места, то не имеет места и В; верно и обратное». 

Для любой пары элементов комбинации <Эi*Эj> и <Эj*Эi>

химически эквиваленты, что отражается записью:

<Эi*Эj> ↔ <Эj*Эi>.

Она означает, что если существует бинарное соединение <Эi*Эj>, то
существует и <Эj*Эi>.

Запись <Эi(Эj)> показывает, что элемент  Эi реагирует с элементом 

Эj. Аналогично можем записать:

<Эi(Эj)> ↔ <Эj(Эi)>,

т.е. если Эi реагирует с Эj, то верно и обратное - Эj реагирует с  Эi.
Из этих формул получаем истинную импликацию:

<Эi(Эj)> → <Эi*Эj>

«Если  Эi
реагирует с Эj, то существует хотя бы одно бинарное 

соединение  Эi*Эj. Обратное в общем случае неверно». По закону 
контрапозиции из этой истинной импликации получаем истинную 
импликацию:

<Эi*Эj> → <Эi(Эj)>

«Если не существует ни одного бинарного соединения  Эi*Эj, то 
элементы  Эi и  Эj не реагируют».

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.

Используем обозначения:

<А(Э)> - «Элемент A реагирует с элементом Э».
<B(Э)> - «Элемент B реагирует с элементом Э».
<А(Э)><B(Э)> - «Элемент A реагирует с Э, и элемент 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.

Алгоритм (преобразование) 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)>.

В согласии с этим алгоритмом,  истинностное значение 

импликации  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:

<А(Э)><B(Э)> → <A*B(Э)>.
<A(Э)><B(Э)> → <A*B(Э)>.
<A(Э)><B(Э)> → <A*B(Э)>.
<A(Э)><B(Э)> → <A*B(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> реаги-рует с Э»; 

<А(Э)><B(Э)><C(Э)> → <A*B*С(Э)>.

Алгоритм (преобразование) 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)>.

Она обозначает условное высказывание:
«Если вещество А реагирует с веществом Х, а вещество Х 

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

Эта формула обобщается и на большее число «слагаемых» в 

предпосылке:

<А(Х)><Х(Y)><Y(Z)><Z(B)> → <A(B)>.

«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)>.

Алгоритм (преобразование) 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)>.

Алгоритм (преобразование) 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.

«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.
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)>.

Алгоритм (преобразование) 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.

Алгоритм (преобразование) 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 (преобразование) 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». 

Примеры замещений в импликациях:

<Li*B*H(O)><O(H*Cl)> → <Li*B*H(H*Cl)>. (Общая импликация).
<Li[BH4](O2)><O2(HCl)> → <Li[BH4](HCl)>. (Частная импликация).

<Li*B*H(B*Cl)><B(Al)> → <Li*B*H(Al*Cl)>.
<Li[BH4](BCl3)><B(Al)> → <Li[BH4](AlCl3)>.

Алгоритм (преобразование) 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>».

Например:

<H*O><C*O> → <H*C*O>.
<H2O><CO2> → <H2CO3>. 

<H2CO3> € <H*C*O>.

<H2CO3><HCO><CH3COOH><C2H5OH> € <H*C*O>.

2.

<A*B><B*Э> → <A*B*Э>.

«Если не существует соединений вида: <А*B> , но  существуют

соединения <B*Э>, то 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 существуют соединения <A*B*Э>».

4.

<A*Э><B*Э> → <A*B*Э>.

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

Алгоритм (преобразование) 9.

«Если существуют соединения третьего ранга -<A*B*C>, и второго 
ранга -<A*Y> , то  существуют соединения <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  существуют соединения <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  существуют соединения <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: <Li(Lj)>

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>.