ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.07.2019
Просмотров: 1199
Скачиваний: 12
26
энергии
происходит
расширение
нуклонов,
сопровождающееся
всасыванием недостающей массы из окружающей газоподобной среды.
Если оба состояния имеют одинаковый уровень энергии, то не происходит
ни излучения, ни всасывания недостающей массы. Причиной каждого
перехода ядра из одного состояния в другое является внешнее воздействие,
столкновение атомов друг с другом или столкновение ядра с -квантом в
частности. Соответственно, частота переходов растет с ростом
температуры вещества.
Рисунок 8-4. Ряд изомеров изотопа C12
На рисунке выше изображено восемь изомеров изотопа С12. Попробуем
найти среди этих изомеров ядро с максимальной энергией связи. Спин (J) и
чѐтность ( ) будет рассчитываться по методикам, описанным выше,
валентность атома (V) будет определяться количеством протонных
лепестков, а относительная энергия связи (W) будет определяться общим
количеством нуклонных связей (в первом приближении все связи равны).
Электрический квадрупольный момент (Q) больше нуля, если количество
нуклонов вдоль оси симметрии больше количества нуклонов в диаметре.
Изомер 1. Официальное обозначение оболочки атома: 1s 1s 4p.
V=+2 - валентны только два электронных лепестка, связанных с осевыми
протонными лепестками.
Q< 0, J=1/2+1/2+1/2+1/2=2, = (-1)
0
*(-1)
0
*(-1)
0
*(-1)
0
= +1,
W=6*1+2*2+4*3=22 - у шести протонов по одной связи, у двух осевых
нейтронов по две связи (притяжение и отталкивание к четырѐм нейтронам
компенсируется), у четырѐх нейтронов по три связи.
Изомер 2. Официальное обозначение оболочки атома: 2s 1s 3p.
V= +4, Q< 0, J=1+1+1+1+0=4,
= (-1)
0
*(-1)
0
*(-1)
1
*(-1)
1
*(-1)
1
*(-1)
2
*(-1)
2
*(-1)
2
= -1,
W=6*1+4*2+1*3+1*5=22.
Изомер 3. Официальное обозначение электронной оболочки атома: 1s1s4p.
V=0, Q< 0, J=0, = +1, W=6*1+2*2+4*3=22.
Изомер 4. Официальное обозначение электронной оболочки атома: 6p.
V= 0, Q< 0, J=0, = +1, W=6*1+6*3=24.
Изомер 5. Официальное обозначение оболочки атома: 2s 1s 2p 1p.
V= +4, Q< 0, J=4, = +1, W=4*1+5*2+3*4=26.
Изомер 6. Официальное обозначение оболочки атома: 2s 1s 1p 1s 1p.
27
V= +4, Q> 0, J=4, = +1, W=4*1+4*2+2*3+2*4=26.
Изомер 7. Официальное обозначение оболочки атома:: 2s 1s 3p.
V= +4, Q< 0, J=4, = -1, W=4*1+5*2+1*3+1*4+1*5=26.
Изомер 8. Официальное обозначение оболочки атома: 2s 2s 2p.
V= +2, Q< 0, J=2, = +1, W=
2*1+4*2+4*3+2*6=34.
Изомер 9. Официальное обозначение оболочки атома: 2s 4p.
V= 0, Q< 0, J=0, = +1, W=
4*1+2*2+6*3=26.
Наиболее распространѐнная валентность углерода равна четырѐм.
Такой валентности соответствуют изомеры 2,5,6,7. Реже встречается
валентность углерода, равная двум. Этому соответствуют 1 и 8 изомеры.
Ещѐ раз показано, что переменная валентность химического элемента
связана с различием в пространственной конфигурации ядер атомов.
Значению Q=0 наиболее соответствуют конфигурации 1, 2 и 7. Восьмой
изомер соответствует табличному значению распределения электронов в
атоме углерода (2s2s2p) и у него максимально общее количество
нуклонных связей. Табличным значениям спина и чѐтности удовлетворяют
третий, четвѐртый и девятый изомеры. Создаѐтся впечатление, что разные
табличные параметры измерялись в разных условиях с разных изомеров.
Экспериментальные факты указывают на то, что в нормальных условиях
атомы углерода химически инертны. Алюминий, например, окисляется
сразу после нанесения царапины. Кусок угля сколько не царапай –
окисляться в нормальных условиях не будет никогда. Сырое полено,
брошенное в огонь, не горит до тех пор, пока не просохнет и не прогреется
до некой определѐнной температуры. Угольная пыль вспыхивает только
при температуре 610 С. Логично предположить, что в нормальных
условиях ядра атомов углерода могут находиться только в изомерных
химически инертных состояниях 3, 4 или 9. Любое другое состояние ядер
является химически активным. Перестройка структуры ядра из химически
инертного состояния в химически активное состояние осуществляется при
внешнем энергетическом воздействии, соответствующем средней
кинетической энергии атомов при температуре 610 С. Нечто подобное
происходит и с другими веществами. Внешнее воздействие может иметь
разную природу. Нагретый кусок магния взрывается при броске в стенку.
Взрывчатка при возгорании медленно горит, но взрывается при детонации
от взрыва капсюля.
Структуру ядра основного состояния изотопа С12 с наскоку выбрать
из трѐх изомеров 3,4,9 не удалось. С одной стороны, расчѐт относительной
энергии связи в первом приближении не эффективен – нужно учитывать
вес каждого типа связи. С другой стороны, есть вероятность, что основных
состояний несколько. Так думать позволяет факт существования
нескольких разных аллотропических
модификаций природного углерода.
28
9.
Вид некоторых электронных облаков в атоме
Согласно нашей механистической модели форма электронного
облака атома является следствием формы ядра атома. Каждый электрон
электронного облака на большей части своей траектории взаимодействует
преимущественно с одним из протонов ядра. Вращаясь вокруг одного
протона, он увлекает во вращение окружающую среду и формирует часть
электронного облака атома – электронный лепесток. Источником сил,
связывающих атомы друг с другом, является притяжение друг к другу их
электронных облаков по законам взаимодействия вихрей. При этом
электронные облака слипаются подобно слипанию мыльных пузырей. Чем
больше зон соприкосновения электронных облаков, тем крепче связь
между атомами. В зонах соприкосновения электроны могут переходить
из одного электронного лепестка в другой. Электронные лепестки,
связанные с протонами законченной ядерной оболочки сливаются в
сплошное электронное облако, границы которого ближе к центру ядра, чем
концы обособленных электронных лепестков. По этой причине сплошное
электронное облако не достает до электронных облаков соседних атомов и
не способно создавать с ними зоны соприкосновения, если существуют
отдельные электронные лепестки, выступающие далеко за их границы.
Рисунок 9-1. Положительная валентная связь между атомами
Межатомные положительные валентные связи способны создавать только
обособленные электронные лепестки. Они вытягиваются далеко за
пределы сплошных электронных облаков и притягиваются к электронным
лепесткам других атомов, создавая одну зону соприкосновения.
Рисунок 9-2. Отрицательная валентная связь между атомами
29
Межатомная отрицательная валентная связь создаѐтся тогда, когда
электронный лепесток одного атома затягивается в свободное
пространство между электронными лепестками другого атома с одним
направлением вращения электронов, создавая две зоны соприкосновения.
Электронные лепестки будут притягиваться друг к другу по законам
взаимодействия вихрей. Притяжение возможно только в том случае, если в
зонах соприкосновения электроны разных атомов двигаются в одном
направлении. Притяжение атомов происходит до достижения баланса
между гравидинамическими силами притяжения и силами упругости
электронной оболочки. Из этого следует, что границы электронного облака
атома, соответственно и размеры атома, не являются жестко
фиксированными и могут меняться при изменении плотности атомов.
Рисунок 9-3. Формы ядер и электронного облака двулучевых атомов
Если в ядрах атомов в незаполненной ядерной p-оболочке находится
всего два протона, то связанные с ними электроны формируют два
электронных лепестка, способных участвовать в межатомных связях.
Наиболее вероятно, что отталкиваясь друг от друга, лепестки равномерно
распределяются в пространстве, располагаясь двумя лучами строго на
одной оси с центром ядра (угол между лучами составляет 180 градусов).
Эти лепестки обволакивают снаружи сплошные электронных облака
меньших размеров, связанных с полностью заполненными протонными
оболочками ядра. Атом будет иметь линейную форму, подобную гантели.
Рисунок 9-4. Формы ядер и электронного облака трехлучевых атомов
Если в ядрах атомов в одной незаполненной p-оболочке находится
три протона, то связанные с ними электроны формируют три
обособленных электронных лепестка. Эти лепестки обволакивают снаружи
сплошные электронных облака меньших размеров, связанных с полностью
заполненными протонными оболочками ядра. Наиболее вероятно, что
отталкиваясь друг от друга, лепестки равномерно распределяются в
30
пространстве. Тогда геометрическая форма атома – треугольник или
трехлучевая звезда, с углом 120 градусов между лучами.
Если в ядрах четырехвалентных атомов, отталкиваясь друг от друга,
лепестки равномерно распределятся в пространстве, то оси лепестков
будут направлены к вершинам правильного тетраэдра.
Рисунок 9-5. Формы ядер и электронного облака четырѐхлучевых атомов
Один из изомеров ядра B11 не имеет ни одной полностью заполненной
протонной оболочки. Два лепестка располагаются на концах нейтронной
оси. Три лепестка находятся в одной центральной плоскости атома, угол
между ними равен 120 градусам.
Рисунок 9-6. Формы ядер и электронного облака пятилучевых атомов