Атомное поле - Философия силы

Увидеть атом воочию невозможно, и поэтому представления об его устройстве носят предположительный характер. Модели атомного строения основаны на логических допущениях.

Атом Джона Дальтона -- это составляющие элементы всякого и любого вещества. Дж. Томпсон представлял атом "облаком" положительного заряда с вкрапленными в него отрицательными зарядами -- электронами.

Э. Резерфорд, проделав серию опытов по бомбардировке тонкого слоя вещества (золотой фольги) пучком альфа-частиц, пришел к выводу, что атомы имеют ядро, обладающее положительным зарядом, которое очень мало по отношению ко всему атому. Диаметр ядра (около 10" м) составляет одну десятитысячную долю диаметра всего атома. В то же время почти вся масса атома сосредоточена именно в ядре. На основе полученных данных Э. Резерфорд и Н. Бор предложили модель атомного устройства, согласно которой электроны вращаются вокруг ядра по круговым или эллиптическим орбитам подобно планетам вокруг Солнца.

Высказывались мысли и о том, что электроны тоже помещаются в ядре, но такие идеи не утвердились. Во-первых, размеры электронов и ядер имеют одинаковый порядок, что не позволяет якобы электронам умещаться в ядре. Во-вторых, заряд ядра, как установил Резерфорд, положительный, а электроны, как известно, отрицательны.

Следующим шагом стало создание квантовой модели атома. Согласно этой идеи, ядро состоит из нуклонов -- протонов и нейтронов, а электроны располагаются на энергетических уровнях вокруг ядра в виде "этажерки". Причем на каждом уровне может быть несколько электронов, которые могут переходить с одного уровня на другой. А по еше более поздним идеям, электроны -- частицы стали представлять "размазанной" по всему уровню массой отрицательного заряда.

Однако и самые поздние представления о строении атома не раскрывают многих вопросов. Например, известно, что атомы связываются в молекулу электромагнитной силой, но совершенно не понятно, как эта сила действует, если все ядра положительны. Механизм для объяснения предлагается такой, будто при не полной насыщенности энергетического уровня электронами последние могут переходить с одного атома на дру-гой, а недостаток или избыток электронов и делает заряд всего атома либо положительным, либо отрицательным. Но такое объяснение звучит не убедительно.

Также известно, что атомы обладают способностью притягивать лишь определенное количественное значение заряда, иначе говоря, обладают определенной силой электрического притяжения. Однако в разных случаях эта сила может быть разной по величине и даже может изменяться с положительной на отрицательную, или наоборот. Непонятно, как это может происходить, если считать атомные ядра только положительно заряженными и неизменными по структуре. Эти и другие положения не позволяют согласиться с существующими представлениями о строении атома.

С энергетической же точки зрения атомное строение можно представить следующим. Имеется определенная группа частиц материальных -- ядра атомов, которые имеют в своем составе электричество и положительное, и отрицательное. Внутрь такой частицы может попасть разное количество той или другой электроэнергии, что и делает их разными ядрами.

Вообще в природе, очевидно, имеется одинаковое количество положительного и отрицательного электричества, и, наверное, во всех вместе взятых частицах количество электричества положительного равно количеству электричества отрицательно. И даже в каких-то случаях и внутри частицы может быть одинаковое количество положительной и отрицательной электроэнергии. Но в большинстве случаев (чисто случайно) в какую-то частицу попадает больше одной электроэнергии, а в другую -- другой.

Электроэнергия внутри частицы может локализовываться самым разным образом. Могут быть сгустки в один, в два, в три и более порций электричества того или другого знака заряда. И располагаться они могут по-разному. Все это и делает данные частицы ядрами разных элементов.

Сгустки электроэнергии в ядрах создают вокруг ядра электрическое полиполе, состоящее из отдельных монополей, имеющих разный заряд и разную величину этого заряда. Отсюда и весь атом при взгляде на него со стороны того или другого монополя может иметь тот или иной заряд и по величине, и по знаку.

Никаких протонов и нейтронов в ядрах нет. Есть лишь сгустки энергии во главе с электроэнергией. Причем сгустки и положительные, и отрицательные одновременно. Нет и никаких электронов ни в виде вращающихся на энергетических уровнях частиц, ни в виде размазанной по уровням массы. Есть же энергетические электрические оболочки -- монополя, соединенные в общее для всего атома полиполе, которое, как частный случай, может быть и в виде диполя иди даже монополя.

При этом надо иметь в виду, что в электрическую оболочку могут быть приобщены и какие-либо заряженные частички вместе (или вместо) с электроэнергией. А при разрушении электрической оболочки энергия из нее может выйти в виде частичек (электронов, позитронов, или иных), т. к. в пространстве электричество не распространяется волнами. Но это не меняет суть сказанного выше.

Притягивание к заряженной частице не только энергии, но и других частиц как раз и представляет собой механизм образования молекул -- вещества материального. Взаимосвязанными могут стать два, три и много более атомов. Главное, чтобы заряды их были уравновешены, нейтрализованы друг другом. А в зависимости от того, к какой точке поверхности атома с какой локализацией электричества притягиваются другие атомы, атом имеет ту или иную валентность по величине и по знаку.

Рассмотрим некоторые конкретные примеры. Всем известная молекула воды: Н2О. Здесь один атом кислорода соединен с двумя атомами водорода. Считается, что валентность кислорода минус два, а валентность водорода плюс один. Если бы эти атомы были заряжены соответственно только положительно и только отрицательно, то в молекулу воды они соединились бы в виде цепочки: два водородных атома с разных сторон атома кислорода. Именно так должны соединяться простые электрические заряды. В действительности же молекула воды не симметрична по расположению в ней атомов водорода: оба водородных атома располагаются с одной стороны от атома кислорода, находясь на некотором расстоянии друг от друга.

Два атома водорода располагаются под углом 104°31'от центра атома кислорода. Расстояние между ними составляет 1,54 А, а не два радиуса атома кислорода (0,96 А + 0,96 А = 1,92 А), если бы они были на разных концах кислородного атома. Такая связь трех атомов -- трех зарядов совершенно необъяснима, если считать, что вокруг атомных ядер имеются простые электрические монополя. Но если принять, что хотя бы вокруг атома кислорода имеется полиполе, то все встает на свои места.

Какое конкретное полиполе имеется вокруг какого атома -- это вопрос точных расчетов и экспериментальных исследований. Возможно, оба атома водорода притягиваются в одно монополе кислородного атома, а возможно, что и в разные монополя. Но то, что кислородный атом -- это частица со сложным полиполем, а не с простым сферическим моно-полем, является фактом. Этим объясняется и существование наряду с молекулой Н2О таких молекул, как Н2О2 -- перекись водорода, НО2 -- перигидроксил, Н3О2 -- гидроксил -- моногидрат и т. д.

Очевидно, наиболее сильной взаимосвязью атомов О и Н является такая их связь, когда образуется молекула Н2О. В данном случае атомы соединяются в тех точках их поверхности, где монополя наиболее сильные. Связь же этих атомов иными монополями, в иных точках поверхности менее устойчива, что стремит их перегруппировываться в молекулу Н2О, хотя и не запрещает существованию менее устойчивых молекул.

Единственное, что с уверенностью можно сказать о кислородном атоме, это то, что у него количество отрицательной электроэнергии больше на две порции, чем положительной. А сколько какой и где они локализованы, сказать на основе только логического рассуждения невозможно. Фактом является и одновременность наличия положительной и отрицательной электроэнергии. Иначе не могли бы образовываться такие молекулы как О2 -- молекулярный кислород.

Вызывает обоснованные сомнения даже признание водородного атома положительно однозарядным, т. е. частицей с монополем. Ведь и атомы водорода могут связываться между собой, не говоря о том, что они связываются с другими атомами и положительного, и отрицательного заряда. (Н20, Н2Те, H2Se, Н2S).

Возьмем произвольно еще какой-нибудь атом. Например, атом фосфора -- Р. Он может иметь валентность и плюс три, и плюс пять, образуя, например, с атомом хлора такие соединения, как РС1з и РС15 Чем еще, как ни наличием полиполя и присоединением к разным моно-полям атомов хлора, можно объяснить данный факт. Хотя вполне вероятно, что и атом хлора, имея разные монополя в своем полиполе по-разному притягивается к фосфору, ибо он тоже разновалентен в разных соединениях.

Взглянем на соединения мышьяка: Н3АsО4, As2S3, As2S5 и т. д. Совершенно очевидно, что и атом мышьяка разновалентен в разных соединениях за счет наличия нескольких монополей, объединенных в полиполе. Или атом -- 8, который обычно принимается отрицательно заряженным, но который способен проявлять себя как и положительно заряженная частица. Н3РS4, Н2S, Н2SO4, Н2SО3, S02 и т. д. А пары серы при высокой температуре представляют собой молекулы S2 , тогда как при низкой температуре сера существует в виде молекул S6 и S8. Так и в других соединениях (СS2, Н2S, As2S3, Sb2S3 , SnS2) сера проявляет себя именно частицей с полиполем.

Атом фтора, обычно имеющий валентность минус один, может выступать и положительно заряженным (OF2). Атом железа при зарядах плюс два и плюс три может иметь заряд и плюс шесть (K2FeO4). В металлическом состоянии атомы кобальта и никеля, как и атомы железа, имеют заряд плюс шесть. Показательны примеры и с атомом бора: В4С, МgЗВ2, В2Н6, В4Н10, В5Н9, В5Н10, В10Н14. Так же обстоит и с атомом углерода, причем в органических соединениях углеродные атомы легко соединяются между собой в сколь-угодно длинную цепочку (- С - С - С-...).

Практически каждый атом в той или иной степени разновалентен в разных соединениях. Иначе говоря, один и тот же атом, оставаясь всегда самим собой, способен менять заряд, соединяясь разным образом с разными атомами. И объяснить это можно только тем, что у атомных ядер по их поверхности локализованы разные по знаку и по величине заряда сгустки электроэнергии, создающие каждый свое монополе в общем для всей частицы полиполе.

Неудовлетворенность идеей сферических электронных орбит привела к появлению орбитальной модели атома, согласно которой электроны распределены вокруг положительного ядра, образуя энергетические уровни -- орбитали различной формы. Области распределения электронов, имеющие сферическую форму, обозначают 8-орбиталями. Могут быть орбитали в форме восьмерки -- это Р-орбитали. Могут быть и гибридные орбитали, имеющие промежуточную форму между S - и Р-орбиталями. А для более удаленных от ядра электронов возможны и иные распределения. Причем форма орбиты для электрона определяется якобы его энергией.

На основе данных представлений строят модели взаимосвязи атомов в молекулы, считая, что связи атомов находятся на таких орбиталях. Например, в молекуле воды электроны вокруг атома кислорода движутся по "восьмеркам" и по "сферам", а водородные атомы присоединены к орбиталям в форме "восьмерки".

Или, например, молекула метана -- CH4. Ядро атома углерода якобы содержит 6 протонов и 6 нейтронов, а окружают его 6 электронов, среди которых 2 спаренных электрона на S-орбитали, а 4 остальных -- на гибридных орбиталях, которые перекрываются с S-орбиталями водородных атомов, образуя ковалентные связи. Атомы водорода в такой молекуле располагаются на гибридных орбиталях под углом 109°, т. к. эти орбитали в пространстве направлены к четырем углам тетраэдра.

В молекуле аммиака (NH3) атом азота принимается имеющим три Р-орбитали, которые перекрываются с 8-орбиталями трех водородных атомов, а расположение орбиталей определяет угол между атомами водорода в 108°.

Таким образом, орбитальные модели предполагают наличие не только сферических, но и иных (восьмеркой или гибридных) орбит, по которым якобы движутся электроны, способные существовать и в виде "размазанной" массы.

Исходя же из представлений о полиполе атома, можно сказать, что никаких таких орбиталей не существует, а есть лишь монополя, форма которых действительно напоминает половинку от восьмерки, или несколько иная, т. к. эти монополя друг друга сплющивают, деформируют, будучи объединенными в общее для них полиполе.

Кроме того, эти "половинки восьмерки" не плоские образования, а объемные, они заполнены электроэнергией, и ничто по ним, по их поверхности, и вообще как-либо внутри них не вращается, даже в виде "размазанной" массы. Хотя в эти области наряду с электроэнергией могут быть привлечены и какие-то заряженные частицы. В том числе, конечно, и электроны.

Действующей силой в данном процессе выступает электрическая сила. Она притягивает и энергию, и электроны, и атомы друг к другу. Значит, она должна обеспечивать и взаимодействия атомов с другими какими-либо заряженными частицами. Так оно и есть в действительности. Например, обнаружено соединение протона (водородного ядра) с отрицательным мюоном, которое назвали мюонием, отнеся это соединение к псевдоатомам, ибо вместо якобы должного быть здесь электрона имеется мюон. Экспериментально наблюдали и другие ядра, соединенные с мюонами. Был получен и так называемый мюонный молекулярный ион (H+ m- D+) , в котором протон и дейтрон удерживаются с отрицательным мюоном.

Рис.3.4.Графическое изображение "распределений заряда", которые должны осуществ-ляться в "электронном облаке" по теории Шредингера

Однако, все такие соединения нестабильны, так как связанные с атомами частицы (в частности, мюоны) или сами быстро распадаются, или аннигилируют, или участвуют в иных реакциях преобразования элементарных частиц. Атомы же, являясь наиболее устойчивыми частицами, образуют и более устойчивые соединения -- молекулы. Поэтому и получается, что практически все вещество материальное есть соединения атомов.

Считается, что атомы не имеют конкретных границ. И действительно, как обозначить границы у такого "израстания" как полиполе, тем более если пытаться обозначить эти границы сферическими. И кроме того, энергия атомного поля не является таким "твердым" и застывшим образованием, как и продукт внутри частицы. Она в значительной степени испытывает деформирующее ее влияние внешней среды.

Атомов известно сравнительно небольшое количество. Но в кате-горию каждого атома попадает несколько и даже много различных частиц, обладающих одинаковыми свойствами и прежде всего способно-стью взаимодействовать с одинаковыми другими атомами. Это изотопы. Они имеют одинаковые полиполя и поэтому одинаково взаимодействуют, хотя это различные частицы. В их ядрах имеется разная по количеству и по качеству энергия, но количество и локализация электроэнергии в них одинаковые.

Существование изотопов объясняется, наверное, тем, что электроэнергия в частице стремится локализоваться по каким-то одним и тем же законам, несмотря на то, что количество и качество иной энергии в частице может быть различным.

Атомное поле - Философия силы

Похожие статьи