О строении атомов и молекул

Сообщение №6054 от Валентин Федоров, Дмитрий Пономарев 19 марта 2002 г. 05:00
Тема: О строении атомов и молекул

О строении атомов и молекул
В.В.Федоров, Д.А.Пономарев
19 марта 2002 года

Утверждать, что общеизвестная периодическая система химических элементов с указанием относительных атомных масс, количественного состава ядер и электронных оболочек является законченным трудом предшествующих поколений физиков и химиков, преждевременно и безответственно, так как со времен Дальтона и Менделеева, когда были предложены основные методы определения относительных атомных масс химических элементов, а известные в то время химические элементы были представлены в виде периодической системы химических элементов, очень многое изменилось. Изменилась не только экспериментальная база исследований, количество известных стабильных химических элементов, но и взгляды на строение самого атома.

Открытие электрона Дж. Дж. Томсоном в 1897 году практически необходимо связывать со сменой мировоззрения на строение микромира. "Неделимый", т. е. атом, перестал быть таковым. По современным представлениям атом является сложной стационарно-динамической системой, способной к самостоятельному существованию в трехмерном пространстве в качестве элементарной структуры материи и сохраняющей ядро атома (стационарную часть атома) стабильного химического элемента неизменным в химических реакциях.

Коренные изменения во взглядах на строение элементарной структуры материи требуют обязательного всестороннего анализа той части теоретического наследия предшественников, которая прямо или косвенно связана с описанием физической сущности процессов и явлений в окружающем нас материальном мире на атомно-молекулярном уровне.

Безусловно, новое мировоззрение (взгляды) на строение атомов химических элементов затрагивает и проблему соответствия относительных масс атомов химических элементов периодической системы реальности. Необходимость пересмотра решения задачи определения значений относительных атомных масс химических элементов подтверждается следующим примером.

Запишем уравнение химической реакции между элементами X и Y в виде:

AX + BY = CXkYn , ( 1 )

гдеX, Y - символы химических элементов с искомой атомной массой, А,В,С - соответственно число атомов вступающих в реакцию элементов, и бинарных молекул, получающихся в результате реакции, k,n - стехиометрические коэффициенты бинарного химического соединения.

Уравнение ( 1 ) есть не что иное, как запись закона сохранения массы при химической реакции с использованием понятия атомной массы химических элементов и их количества, то есть

mx + my = Mxy , ( 2 )

где mx - масса элемента X, my - масса элемента Y, а Mxy - масса химического соединения.

Поскольку А = С*к, а В = С*n (А,В,С,к,n - целые числа), то

mx = C*k*X , а my = C*n*Y.

Разделим одно на другое и получим:

mx : my = C*k*X : C*n*Y = k*X : n*Y. ( 3 )

Выражение ( 3 ) представляет собой исходную базу для решения одной из основных проблем всего естествознания - проблемы структурной организации материи на атомно-молекулярном уровне. Кроме того, оно определяет и строгую последовательность ее поэтапного решения: первый - строение атомов стабильных химических элементов, второй - строение молекул бинарных химических соединений.

Следует обратить особое внимание на то обстоятельство, что выражения ( 1 ) и ( 3 ) принципиально не отличаются друг от друга, а поэтому кажущееся различие количеством неизвестных исключено. Неизвестная С, именуемая числом Авогадро, автоматически исключается, что в общем-то вполне соответствует ее роли во всем теоретическом естествознании. (Такая "универсальная физическая постоянная" необходима только для сокрытия чуждых реальности, но до сих пор безраздельно господствующих в структурной организации материи на молекулярном уровне представлений Дальтона о составе молекул бинарных химических соединений!)

Если mx и my определяются из эксперимента, то в уравнении ( 3 ) налицо четыре неизвестные, а решать его необходимо, так как отыскать другой путь решения проблемы определения атомных масс химических элементов даже в настоящее время не представляется возможным.

Сознавая, что масса атомов стабильных химических элементов чрезвычайно мала, вследствие чего определить ее непосредственным взвешиванием не удастся, Дальтон предложил определять относительные атомные массы элементов, принимая массу атома водорода, как самого легкого (очередная гипотеза!), за единицу. В этом случае в выражении (3) количество неизвестных сокращается до трех, что еще не приводит к решению поставленной задачи.

Если бы химический элемент, выбранный в качестве стандарта атомной массы, вступал в химические реакции со всеми остальными и образовывал бы бинарные химические соединения с одним и тем же атомным (ионным) составом, то задача определения относительных атомных масс химических элементов была бы решена сразу при помощи уравнения ( 3 ). На практике такого нет. Многие элементы, соединяясь друг с другом при различных внешних условиях, образуют по два и более бинарных соединений. Этот экспериментальный факт свидетельствует о том , что без определения стехиометрических коэффициентов бинарных химических соединений решить задачу определения относительных атомных масс химических элементов нельзя.

Из этого труднейшего положения Дальтоном был найден самый простой выход. Он выдвинул гипотезу о том, что два элемента X и Y образуют химические соединения, молекулы которых соответствуют составу: X+Y, 2X+Y, X+2Y, 3X+Y, X+3Y, 2X+3Y, 3X+2Y и так далее, то есть произвольно ввел таблицу стехиометрических коэффициентов для бинарных химических соединений.

Вот таким образом выражение ( 3 ), полученное из закона сохранения массы, с четырьмя неизвестными, несущим информацию о физической реальности, было превращено в уравнение с одним неизвестным, решить которое особого труда не представляет.

Надеяться, что такие "теоретические вольности" могут привести к положительным результатам в научном познании законов структурной организации материи на атомно-молекулярном уровне, не приходится.

Действительно, безобидное на первый взгляд предложение Дальтона определять относительные атомные массы химических элементов (X/Y) означает не что иное, как отказ от самого понятия атома с присущими индивидуальными свойствами физической реальности и способностью к самостоятельному существованию в качестве элементарной структуры материи в трехмерном пространстве. Отношение величин атомных масс химических элементов есть математическая величина, не теряющая своего значения при одновременном умножении числителя и знаменателя дроби на одно и то же число, а поэтому и не несущая конкретной информации о величине атомной массы элементов. Если вместо единицы, взятой за стандарт, принять три, то относительные атомные массы всех остальных элементов увеличатся в три раза. Добавим к этому и произвол стехиометрии бинарных химических соединений и получим реальную картину исходных данных для менделеевской систематики химических элементов в периодическую систему.

Введение в химию понятия относительной атомной массы химических элементов привело к установлению периодического закона Д.И.Менделеева, который обнаружить по современной таблице не представляется возможным.О какой периодичности вообще может идти речь, если все ныне известные стабильные химические элементы сгруппированы в шести периодах: первый - 2, второй - 8, третий - 8, четвертый - 18, пятый - 17, шестой - 28 (всего 81). (Радиоактивные элементы технеций и прометий из общего перечня стабильных химических элементов исключены. Эти радиоактивные элементы в природе не встречаются. Если первый получают в количестве нескольких тонн при распаде ядерного топлива, то второй встречается в миллиграммовых количествах в продуктах распада в ядерных реакторах.) Надо обладать фантастическими способностями или воображением, чтобы разглядеть в этой таблице так называемый периодический закон, да еще возвести его в ранг законов природы.

Причиной установления абсурдного закона периодичности изменения свойств химических элементов от величины относительной атомной массы (современная формулировка еще более абсурдна - от порядкового номера в таблице) является не само понятие относительной атомной массы, а ее определяемая величина. Известно, что до сих пор используемые методы определения величин относительных атомных масс стабильных химических элементов базируются на гипотезах , которые в принципе не поддаются экспериментальной проверке и теоретически не обоснованы. Например, о каком теоретическом обосновании гипотезы Дальтона о численных значениях стехиометрических коэффициентов бинарных химических соединений вообще может идти речь, если в ней не учитывается всем известного со школьной скамьи положения: два или три центра масс атомов химических элементов не могут образовывать устойчивой трехмерной молекулы. Таблица стехиометрических коэффициентов бинарных химических соединений Дальтона в принципе противоречит реальности, а поэтому общепризнанные значения величин атомных масс всех ныне известных стабильных химических элементов ошибочны. Сама идея систематизации элементов по величинам их атомных масс являлась шагом назад в развитии теоретической химии. Индивидуальность химического элемента (простого вещества) проявляется в его физических свойствах, которые не являются следствием только величины его атомной массы, а поэтому метод аналогий физических и химических свойств элементов не может считаться в качестве единственной основы при систематизации химических элементов.

На основании изложенного (совсем малая часть имеющихся противоречий современных теоретических представлений с реальностью) приходим к выводу о том, что решение проблемы определения значений величин относительных атомных масс химических элементов начинается с теоретического истолкования правой части выражения (3), которое без разработки теорий строения атомов и молекул (теорий структурной организации материи на атомно-молекулярном уровне) затруднено (точнее - исключено). Другого пути в настоящее время нет!

Исходные положения при разработке модели строения атомов стабильных химических элементов

В настоящее время общепризнано, что в общем случае атом стабильного химического элемента представляет собой сложную систему, состоящую из протонов, нейтронов и электронов. Такой перечень элементарных частиц сомнений не вызывает, но их количество в составе структур атомов стабильных химических элементов, на взгляд авторов, весьма и весьма сомнительно, поскольку при разработке модели строения атома вопросу устойчивости этой сложной системы отводилась второстепенная роль, а вопрос о трехмерности рассматриваемой материальной системы практически во внимание вообще не принимался.

Действительно, о какой устойчивости и трехмерности может идти речь, если, например, утверждается, что атом гелия по современным представлениям состоит из двух нейтронов, двух протонов и двух электронов. Из курса элементарной математики известно, что две точки определяют одномерное пространство, три - одномерное или двумерное, четыре и и более - одномерное, двумерное или трехмерное пространство. Все попытки создать устойчивую трехмерную модель строения атома из взаимодействующих по принципу центральности двух нейтронов, двух протонов и двух вращающихся электронов заведомо ведут к отрицательному результату. О количественных характеристиках состава структур других атомов стабильных химических элементов ныне господствующей периодической системы химических элементов говорить просто излишне.

В данном изложении настоящей работы не будем подробно останавливаться на обосновании исходных положений (требований) при разработке модели строения атомов стабильных химических элементов, а ограничимся лишь их перечислением. Некоторые из исходных положений (требований) известны всем, а остальные даже без изложения весьма объемных математических обоснований сомнений не вызывают, поскольку в общем-то базируются на результатах имеющегося экспериментального материала, включая и тот, который современным теоретическим естествознанием отнесен к разряду аномального. Этот перечень таков:

1. Атом химического элемента трехмерен и способен к самостоятельному существованию в трехмерном пространстве в качестве элементарной структуры материи;

2. Атом химического элемента состоит из нейтронов и протонов, образующих стационарную часть атома - ядро, а также из постоянно вращающихся вокруг ядра электронов;

3. Электрические заряды электрона и протона по величине одинаковы;

4. Взаимодействие между элементарными частицами атома - центрально-потенциальное;

5. Атом стабильного химического элемента электронейтрален. Алгебраическая сумма зарядов равна нулю;

6. Упаковка ядер атомов стабильных химических элементов тетраэдрическая;

7. Протоны, как одноименно заряженные частицы, всегда находятся в поверхностном слое упаковки ядра атома химического элемента;

8. Механический и электрический моменты в атоме относительно совмещенного центра масс и зарядов равны нулю;

9. Траектории движения электронов размещаются на сферической поверхности, а устойчивыми конфигурациями электронной оболочки атома на этой сферической поверхности являются 4-, 6-, 8- и 12-электронные.

Всем перечисленным исходным положениям (требованиям) должна соответствовать модель устойчивой стационарно-динамической элементарной структуры материи, именуемой атомом стабильного химического элемента. Не выполнение или не соответствие разрабатываемой модели строения атома стабильного химического элемента любому из перечисленных выше исходных положений (требований) ведет к непреодолимым трудностям не только математического характера, но и физического как в вопросах истолкования изменений физико-химических свойств простых веществ, так и химических соединений.

Результаты теоретических изысканий по разработке модели строения атомов стабильных химических элементов приведены в виде таблицы 1.

Познакомиться с Таблицей 1 можно на нашем сайте "ВРЕМЯ АТОМ МОЛЕКУЛА".

Продолжение следует...

ВРЕМЯ АТОМ МОЛЕКУЛА


Отклики на это сообщение:

Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100