Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Новая теория строения атомов.
Г.И. Сухоруков, Э.Г. Сухоруков, Р. Г. Сухоруков Братск, Россия.
Бор и Зоммерфельд строго обосновали резерфордовскую планетарную модель атома [1,2]. Однако вследствие трудностей, возникших при объяснении тонкой структуры спектра атома водорода и строения сложных атомов, их теория была отвергнута. В настоящее время строение атомов описывается сложным трехмерным дифференциальным уравнением Шредингера [3-5]. Даже для атома водорода решение этого уравнения не удается выразить через элементарные функции [6]. Для атомов, имеющих два и более электронов, уравнение Шредингера не может быть решено даже численным образом [7]. Чтобы рассчитать спектральные термы одного сложного атома, требуется работа электронно-вычислительных машин в течении сотен часов [8] или нескольких лет [9]. Наша теория является логическим продолжением теории Бора-Зоммерфельда. При ее создании использовался обширный экспериментальный материал, связанный с определением значений ионизационных потенциалов и энергий термов оптических и рентгеновских лучей. В справочной литературе значения ионизационных потенциалов и энергий термов приводятся с очень высокой точностью, достигающей восьми - десяти значащих цифр. Эти данные надежны, так как получены в результате обобщения экспериментального материала, которым располагает все человечество. Результаты теоретических исследований, выполненных с использованием методик, разработанных на основе нашей теории, хорошо согласуются с вышеназванными экспериментальными данными. Скорость распространения взаимодействия равна скорости света. Конечность этой скорости обусловлена наличием мировой среды (эфира). Законы Ньютона и Кулона точно выполняются только для тел, неподвижных относительно этой среды. Для движущихся тел эффективность взаимодействия зависит от скорости их движения относительно мировой среды. Формулы эффекта движения аналогичны формулам эффекта Доплера в оптике и акустике. Для случая, когда оба взаимодействующих тела движутся, формула имеет вид [10, 11]
,
где X – величина, зависящая от скорости движения, С – скорость света, V и U – скорости движения взаимодействующих тел, a1 и b1 - углы между направлениями движений источника и приемника волн и линией соединяющей точку, в которой волна излучилась, с точкой, в которой она встретилась с приемником. Буквами со штрихами и без штрихов обозначены величины, полученные соответственно с учетом и без учета эффекта движения. В атоме движением ядра можно пренебречь и тогда для величин, характеризующих движение электрода по круговой орбите можно записать
, (1)
, (2)
где a и b – величины, значения которых соответственно увеличиваются или уменьшаются вследствие эффекта движения. Интеграл энергии системы электрон – ядро имеет вид [12]
,
где m – масса электрона, V’ – скорость электрона, b = 1+ m/М, М – масса ядра, r’ – радиус- вектор, m’ = (z’e2c210-7)/m, z’ – зарядовое число, e – элементарный заряд, l – длина большой оси орбиты. Определив с помощью интеграла энергии орбитальную скорость и ее радиальную и тангенсальную составляющие, можно вывести уравнение, описывающее движение электрона по финитной незамкнутой кривой [12]:
,
где j’ – угол поворота радиуса-вектора r; n – число характеризующее степень вытянутости орбиты; k – номер стационарного состояния; Va, Vn – скорости электрона в апоцентре и перицентре; ra, rn – апоцентральный и перицентральный радиусы. Результаты расчетов по формулам авторов с высокой точностью совпадают с экспериментальными данными. В таблице 1 приведены значения фундаментальных физических констант, полученных экспериментально и вычисленных по нижеприведенным формулам:
; : : ; : .
Физические константы Таблица 1
В качестве исходных данных взяты значения четырех констант [13]: скорость света с = 2,99792458×108 м/с; элементарный заряд e’ = 1,60217733×10-19 Кл; Масса электрона m = 9,10938968×10-31 кг; боровский радиус r’н = 5,29177249 10-11 м. Для атома водорода bн = 1,000544617. Параметры орбит сложных атомов можно выразить через параметры боровской орбиты [12]. Если электрон движется по круговой орбите, то: , (3) а если по эллиптической, то: ;
,
где z’ – эффективное зарядовое число, - энсцентриситет. Полная энергия системы электрон-атом: . (4) Период обращения электрона и ядра вокруг центра масс: . (5) С помощью формул (1) и (2) определены rн = 0,529191323×10-10 м; Vн = 2,186442460×106 м/с; Ен= 21,78571660×10-19 Дж; e = 1,602156024×10-19 Кл; Тн = 1,520657574×10-16 с. Таким образом, зная эффективное зарядовое число, можно вычислить все величины, характеризующие движение электрона по орбите в атоме. Атомы имеют планетарное строение. При переходе электрона из одного стационарного состояния в другое происходит поглощение или излучение волн. При этом в многоэлектронных атомах изменяется полная энергия не только у того электрона, который совершил переход с одной орбиты на другую, но и у всех остальных электронов. Длины оптических и рентгеновских волн, излучаемых сложными атомами, можно вычислить по формуле [12]
, (6)
где - зарядовые числа и стационарные состояния электронов у невозбужденного атома; - соответствующие величины у возбужденного атома. Нумерация электронов идет в направлении от ядра к периферии атома. Постоянная Ридберга R¥= 1,097314784×107 м-1 имеет одну и ту же величину у всех атомов.
Энергии спектральных термов атома водорода Таблица 2
В таблице 2 приведены значения термов атома водорода, взятые из справочника [14] и вычисленные по формуле (6). Расхождения между расчетными и справочными данными наблюдаются после пятой или шестой значащей цифры. Это объясняется тем, что последние цифры значений термов получены не экспериментально, а расчетом по ныне принятой методике. Разности же термов, характеризующих тонкую структуру спектров согласно существующей и новой теории совпадают точно. Параметры орбит многоэлектронных атомов можно рассчитать, используя значения ионизационных потенциалов. Расчет ведется в такой последовательности. Вначале по значениям ионизационных потенциалов [15] находятся приблизительные значения эффективных зарядовых чисел. Затем определяются кратности периодов обращения электронов по формулам:
Выразив с помощью этих формул зарядовые числа всех электронов через зарядовое число наружного электрона и подставив новые выражения для зарядовых чисел в формулу (6), получим уравнение с одним неизвестным
. (7)
Теперь можно определить точные значения решая последовательно задачи для ионов данного атома, имеющих соответственно 2, 3, …, i электронов. Как показано выше, зная значение z’ для электрона, можно определить все параметры его орбиты. В опубликованных работах приведены расчетные значения параметров орбит электронов у всех возможных ионов первых двенадцати элементов таблицы Менделеева. В данной статье приведен пример расчета атома гелия. В невозбужденном атоме гелия оба электрона находятся в первом стационарном состоянии и движутся по круговым орбитам. Период обращения наружного электрона в два раза больше периода обращения внутреннего электрона. Чтобы удалить электрон из невозбужденного атома гелия, нужно затратить энергию Е=198310,76 Сн-1 = 39,3933902×10-19 Дж [14]. Для этого случая уравнение (7) примет вид:
. Вычислив с помощью этого уравнения значения =1,3914422, из соотношения = 2 найдем =1.9677965. Теперь по формулам (3), (4) и (5) можно вычислить параметры орбит обоих электронов, находящихся в первом стационарном состоянии.
Орбиты электронов в атоме гелия Таблица 3
В таблице 3 приведены вычисленные аналогичным образом зарядовые числа электронов в атоме гелия для случаев, когда наружный электрон находится в одном из трех стационарных состояний. Как видно из таблицы 3, наружный электрон атома гелия в первом стационарном состоянии может иметь только одну круговую орбиту, во втором – 4 круговых и одну эллиптическую, а в третьем – 5 круговых и две эллиптические. Первая орбита электрона во втором стационарном состоянии очень устойчива. Переход электрона с этой орбиты на орбиту в первом стационарном состоянии возможен только при соударении атомов [16]. Гелий обычно состоит из двух типов атомов. В одних атомах наружный электрон движется по орбите первого стационарного состояния, а в других по первой орбите второго стационарного состояния. Первые атомы являются атомами парагелия, а вторые атомами ортогелия.
Для ионов с одинаковым числом электронов, но разными зарядами ядер выполняется равенство: где Ен- ионизационный потенциал атома водорода, Еn+1, Еn и Еn-1 - ионизационные потенциалы ионов трех рядом расположенных элементов, n – порядковый номер элемента, k – номер стационарного состояния наружных элементов в ионах. По этой формуле вычислены ионизационные потенциалы и значения k у 24 элементов [12]. Никаких принципиальных трудностей нет для вычисления ионизационных потенциалов и параметров орбит электронов у всех элементов периодической системы.
Потенциалы ионизации атомов Таблица 4
В таблице 4 приведены расчетные и справочные значения ионизационных потенциалов у атомов фтора, неона и натрия. Как видим, расчетные значения ионизационных потенциалов хорошо согласуются со справочными. Химические и ряд физических свойств элементов обусловлены энергией связи наружных электронов с атомами. Энергия связи, а следовательно, и свойства имеют периодическую зависимость от порядкового номера элемента в таблице Менделеева. Если сравнить первые потенциалы ионизации у всех атомов [15], то можно четко выделить семь периодов, что и отражено в таблице Менделеева. Если же сравнить потенциалы ионизации у всех ионов с разными зарядами ядер, но с одинаковым количеством электронов, то также четко можно различить у известных нам элементов 12 периодов, которые приведены в таблице 5. В таблице приведен также 13-ый период для элементов, которые возможно существуют во Вселенной в условиях, отличных от условий Солнечной системы.
Периодический закон. Таблица 5
В таблице 6 показано, как идет заполнение электронных слоев в атомах элементов 13-го периода, но по нему можно представить, как происходит заполнение электронных слоев в атомах всех остальных элементов. Число слоев в атоме соответствует номеру периода, в котором он находится. Максимально возможное число электронов в слое равно числу элементов в периоде, в котором заполняется этот слой. В первом слое оба электрона находятся в первом стационарном состоянии. Восемь электронов второго слоя находятся во втором, электроны третьего и четвертого слоя – в третьем, а электроны всех остальных слоев – в четвертом стационарном состоянии.
Распределение электронов в атомах 13 периода. Таблица 6
В уточненной периодической таблице элементов один период содержит два элемента, шесть периодов содержат по 8 элементов, четыре по 10 элементов, и два по 14 элементов. В некоторых периодах наблюдается одинаковая закономерность изменения свойств элементов по мере увеличения числа электронов во внешнем слое атома. Такие периоды будем называть подобными. Так подобными являются второй и третий периоды, начинающиеся с щелочных элементов; пятый, седьмой, десятый и тринадцатый, начинающиеся с элементов группы меди; четвертый, шестой, девятый и двенадцатый, содержащие по 10 элементов; восьмой и одиннадцатый, содержащие по 14 элементов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шпольский Э.В. Атомная физика. т.I – М.: Физмат, 1963. 2. Зоммерфельд А. Строение атомов и спектры. т. I – М.: Гостехиздат, 1956. 3. Вихман Э. Квантовая физика. т.4 – М.: Наука, 1986. 4. Борн М. Атомная физика. – М.: Мир, 1967. 5. Шпольский Э.В. Атомная физика т.2 – М.: Наука, 1984. 6. Спролул Р. Современная физика. – М.: Фмзматгиз, 1961. 7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. – М.: Физматгиз, 1961. 8. Кравцов В.А. Массы атомов и энергии связи ядер. – М.: Атомиздат, 1974. 9. Намбу Е. Кварки. – М.: Мир, 1984. 10. Сухоруков В.И., Сухоруков Г.И. Эффект Доплера при движении источника и приемника волн в произвольном направлении // Акустический журнал. – 1986, т.32, №1. – с. 134-136. 11. Сухоруков Г.И. Теоретические модели физического эксперимента. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук – Братск: 1998. 12. Сухоруков Г.И., Сухоруков В.И., Сухоруков Р.Г. Реальный физический мир без парадоксов. – Иркутск: Изд-во иркут. ун-та, 1993. 13. Власов А.Д., Мурин Б.П. Единицы физических величин в науке и технике: Справочние. – М.: Энергоатомиздат, 1990. 14. Радциг А.А., Смирнов В.М. Справочник по атомной и молекулярной физике. – М.: Атомиздат, 1980. 15. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. И.К. Кикоина. – М.: Атомиздат, 1976. 16. Гольдин Л.П., Новиков Г.И. Введение в атомную физику. – М.: Наука, 1969.
БУДУЩЕЕ ЗА ФИЗИКОЙ БЕЗ ПАРАДОКСАЛЬНЫХ ТЕОРИЙ!
Сухоруков Г.И., Сухоруков Э.Г., Сухоруков Р.Г.
Братский Государственный технический университет 40, Макаренко, г. Братск 665709, Россия. E-mail:nil_mu@brstu.ru
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2022-09-03; просмотров: 53; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.137.211.23 (0.076 с.) |