close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Кусмо

код для вставки
Графічні моделі атомного ядра і атома
«Кусмо» - це графічні моделі атомного ядра і атома Автори: Кухровський Петро Пилипович (Kukhrovskiy P.P.); Смольніцький Іван Федорович (Smolnitskiy I.F.). Місце роботи: непрацюючі пенсіонери яким в лютому 2011р виповниться разом 153 роки. Вступ По всьому світу, в кожній школі, в кабінеті хімії багато десятків років висить Періодична система елементів Менделєєва Д.І. Вона заповнена лише на 110 елементів. А де їй кінець? А чи є той кінець? Мільйони людей із покоління в покоління дивляться на таблицю Менделєєва Д.І. та нічого не бачать. Як відомо, дивитися і бачити то не одне й те саме! Сто років минає 07.02.2011, як Ернест Резерфорд запропонував ядерну модель атома. Тобто, що атом хімічного елемента складається із важкого ядра, яке розташоване в центрі, і легеньких електронів, які перебувають навколо ядра. Та досі науковим світом не дана вичерпна відповідь на питання: як же влаштовано те ядро, як розташовані його складові – протони та нейтрони? Ми пропонуємо свою графічну модель атомного ядра та атома, яку назвали «Кусмо». Великий український поет і філософ Григорій Сковорода так сказав: «Слава, Тобі, Господи, що Ти створив усе потрібне простим, а складне – непотрібним». Золоті слова! Різноманіття хімічних елементів з різними властивостями можна створити збільшуючи кількість електричних пар протон - електрон. В нейтральному атомі це здійснюється добавленням протонів до ядра та електронів навколо ядра. Однак однойменно заряджені протони будуть відштовхуватися, тому для зв’язування їх і утримання потрібні електрично нейтральні частинки з власним силовим полем. Такими частинками є нейтрони. Вони виконують подвійну роль. Не тільки утримують протони, але й впливають на фізичні властивості речовини. Основуючись на Періодичній системі елементів Менделєєва (ПСЕМ), керуючись принципом тотожності однойменних елементарних частинок, принципом Паулі, правилом Клечковського, правилами Гунда (F. Hund), пропонуюємо принцип структурної організації нуклонів в ядрах і моделі атомного ядра і атома. 1. Будова атомного ядра В основі підходу щодо побудови моделі ядра атома покладено наступні положення: а) ПСЕМ разом із електронними конфігураціями є таблична форма моделей ядер атомів і атомів. Залишається перевести табличну форму в графічну і побудувати просторову модель; б). Розподіл електронів в атомі адекватний розподілу протонів у ядрі. Побудову виконуємо в два етапи. Спочатку побудуємо просторову модель ПСЕМ, розташовуючи елементи в тих періодах і в тій послідовності, як це вказано в таблиці ПСЕМ, а потім зробимо необхідні уточнення відповідно до вимог пункту б). 1.1. Побудова просторової моделі ПСЕМ Побудову почнемо із елементів першого періоду ПСЕМ. Кількість протонів визначає належність атома до певного хімічного елемента, а число нейтронів – належність до нукліду цього атома. В першому періоді розташовані елементи Гідроген та Гелій. Ядро Гідрогену (Протію) складається із одного протона, позначеного р
+
, який має позитивний електричний заряд, рівний одній електричній одиниці. Ядро нукліду Гідрогену - Дейтерію складається із одного протона і одного нейтрона. Нейтрон позначено - n
о
. Ядро нукліду Тритію складається із протона і двох нейтронів. Форма нуклонів в даній статті не розглядається, а лише припускається, що нуклони є сфероподібні (куля, приплюснута чи видовжена куля, бочка тощо). Схематична будова (план розташування) ядер елементів Гідрогену та Гелію показана на мал.1. Мал.1. Схематична будова (план розташування нуклонів) ядра атомів: а) Гідрогену (Протон); b) Гідрогену (Дейтрон); c) Гідрогену (Тритон); d) Нуклід Гелію 2
3
Не; e) Нуклід Гелію 2
4
Не. f) Місця розташування нуклонів Гелію на плані ядра. Протони і нейтрони мають різні, вказані стрілкою, напрямки обертання. В плані ядра однойменні елементарні частинки не повинні торкатися одна одної. Просто уявити, що це маленькі зубчасті колеса, які перебувають в зчеплені і злагоджено обертаються. В подальшому, будуючи моделі ядер, протони і нейтрони будемо позначати на площині не кружечками, а вказувати в квадратних клітинках місце їх ймовірного розташування, подібно до того, як в атомі місце ймовірного перебування електрона позначається орбіталлю. Це ми робимо з наступних причин: 1. Істинна форма нуклонів офіційно не встановлена, тому позначати нуклон якоюсь геометричною фігурою без обумовлень не є коректним. 2. Масиви нуклонів для авторів простіше виконувати використовуючи, як лінійку так і комп’ютер, за квадратної форми місця перебування нуклона. 3. Однойменні нуклони не доторкуються між собою і відстань між їх центрами в 1,41 рази більша ніж відстань між центрами різнойменних нуклонів, які є дотичні між собою. Тому при зображені місця перебування нуклонів квадратами ця відстань створюється автоматично. Тоді модель ядра Гелію 2
4
Не буде мати вигляд в плані, як вказано на мал.1 f). Об’ємні моделі ядер елементів будуть складатися із кубиків, де кожний кубик - це не форма нуклона, а місце, де перебуває нуклон. На цьому елементи першого періоду ПСЕМ закінчились. Наступний елемент Літій можна розділити на складові за такою схемою: 3
7
Li = 2
4
Не + 1
3
Н, або наступним чином 3
7
Li = 2
4
Не +(1р
+
+ 2n
о
); Складова 1
3
Н не може перебувати в тій же площині, що і 2
4
Не тому, що Літій в ПСЕМ знаходиться вже в другому періоді. Побудову будемо робити для тих стабільних нуклідів елементів, які визначені в ПСЕМ. Ізотопів розглядати не будемо, бо основна наша задача у цій роботі не будувати всі ізотопи кожного елемента, а визначити принцип структурної організації нуклонів в ядрах атомів. Деякі ізотопи елементів наведені в додатку Г. Берилій можна розглядати за схемою: 4
9
Ве = 3
7
Li +
1
2
Н, або 4
9
Ве = 3
7
Li +(1р
+
+ 1n
о
); Нуклони ядер від Літію (Li) до Неону (Ne) розташовуються вже в двох рівнях, де перший рівень - це ядро Гелію. Таким чином ядро кожного наступного за номером атому елемента Z+1 включає в себе ядро попереднього Z –елемента. За таким принципом можна послідовно, одна за одною, побудувати моделі ядер усіх елементів ПСЕМ. Число нейтронів в ядрі кожного атома елемента вираховуємо як різницю між нуклонним числом і кількістю протонів, закруглюючи відносну атомну масу, вказану в клітинці ПСЕМ, до цілого ближчого числа А. Тоді кількість нейтронів у елемента визначиться за формулою: N(n
о
) = А - N(р
+
) = А – Z, (1) де Z – порядковий номер елемента (протонне число). Нуклонна структура елементів другого періоду наведена в табл.1. Нуклонна структура елементів другого періоду Таблиця 1. Символ елементу Li Be B C N O F Ne Порядковий номер, Z 3 4 5 6 7 8 9 10 Кількість протонів, N(р
+
) 3 4 5 6 7 8 9 10 Кількість нейтронів, N(n
о
) 4 5 6 6 7 8 9 10 Нуклонне число, А 7 9 11 12 14 16 19 20 Гіпотетично можливе нуклонне число 13 16 19 22 25 29 30 32 На підставі розрахункової таблиці побудуємо модель ядра атома Неону. Гіпотетично можливе нуклонне число вирахувано в процесі побудови моделі ядра. Мал. 2. Принцип побудови ядра атома Неону. а) План 2-го поверху; b) План 1-го поверху. c) Недозволене розташування нуклонів. Розглядаючи мал.2 ми бачимо двоповерхову піраміду у якої перший поверх – це модель ядра Гелію (Не). Нижній, другий поверх (лік поверхів йде згори до низу, як періоди ПСЕМ) є малий квадрат, що складається із двох протонів і двох нейтронів та нагадує модель ядра Не, оточений зовнішнім квадратом, який складається із 6 протонів та 6 нейтронів. Протони першого поверху будемо позначати 1S1 і 1S2, а нейтрони - пустими клітинками. Протони другого поверху, розташовані в малому квадраті, позначимо 2S1 і 2S2, а розміщені у великому квадраті : 2Р1, 2Р2, 2Р3, 2Р4, 2Р5, 2Р6. За рівних поперечників квадрат займає меншу площу і має менший периметр ніж описане навколо коло і конструкція з розташуванням частинок ядра по периметру квадрата більш компактна і менш енергозатратна ніж по колу. Будуючи ядро любого атому, необхідно дотримуватися наступних правил: - побудову кожного поверху необхідно починати із центрального малого квадрату; - на одному поверсі два суміжних протони чи два суміжних нейтрони повинні розташовуватись лише по діагоналі квадрата; - не можуть перебувати одночасно на поверсі 2 протони без нейтронів, бо вони, маючи однакового знаку електричні заряди, відштовхуються. Потрібен хоча б один нейтрон, який своїм силовим полем утримує протони. Кількість протонів, розташованих на поверсі, вираховується за формулою: N(р
+
) = 2n
2
, (2) а максимально можлива кількість нейтронів на поверсі - за формулою: N(n
0
) = 2n(n+2), (3) де n – номер енергетичного рівня до якого належить даний поверх. Кількість нуклонів на всіх підрівнях наведена в таблиці 2. Кількість нуклонів на всіх поверхах Таблиця 2 Номер рівня 1 2 3 4 Номер підрівня (періоду, поверху) 1 2 3 4 5 6 7 Число протонів 2 8 8 18 18 32 32 Кількість елементів в періоді 2 8 8 18 18 32 32 Можливе число нейтронів в періоді 6 16 16 30 30 48 48 В таблиці видно: - число протонів, розташованих на поверсі – підрівні відповідає числу хімічних елементів у відповідних періодах; - загальна кількість протонів в семи періодах ПСЕМ Z = 118; - максимальна кількість нейтронів в семи періодах N(n
0
) = 194; - максимальне нуклонне число останнього елемента сьомого періоду А = 312, Тому виникає правомірність добудувати сьомий період ПСЕМ, який буде мати вигляд наведений на мал. 3. Період Групи I II III IV V VI VII VIII 7 Fr87 Ra88 89**Aс 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs
109Mt 110Ds 111Rg
112Cn
Uut113
Uug114
Uup115
Uuh116 Uus117 Uuo118 Мал. 3 Фрагмент доповненої ПСEМ. Структура ПСЕМ дає можливість легко вирахувати, за аналогією, порядковий номер останнього елементу сьомого періоду, а принцип побудови моделі атомного ядра – його атомну масу. Тож розглянемо модель ядра найскладнішого атома елементу 118
312
Uuo, яким має закінчитись сьомий період ПСЕМ і яка являє собою модель ПСЕМ, зображену на мал. 4. Кожну сходинку будемо асоціювати з енергетичним рівнем n і нумерувати зверху до низу. Кожен підрівень – поверх, зверху і до низу, відповідає періоду ПСЕМ. На кожному підрівні-періоді розташовані протони і нейтрони в шаховому порядку. По вертикалі під протонами верхнього підрівня розташовані протони нижчого підрівня, а під нейтронами верхнього підрівня нейтрони нижчого підрівня, відповідно. Мал. 4. План і розріз просторової моделі ПСЕМ. На плані і розрізі кольорами виділені масиви нуклонів. Надамо кожному масиву крім кольорового ще й літерові позначення – S, P, D, F. Для визначення координати кожного протона введемо цифрові позначення протонів в кожному масиві, як це показано на мал. 5. Мал.5. Цифролітерове позначення протонів в масивах (перша цифра – номер поверху – періоду не вказана). Визначальним, як таким, що завершує ядро елемента, будемо називати останній протон, номер якого розташований в клітинці ПСЕМ поряд із символом елемента. Положення визначального протона в масиві ядра вказується цифрою, що означає номер поверху ядра (періоду в ПСЕМ) і цифролітеровими позначеннями протона на поверсі. Наприклад: для Гідрогену - 1S1; для Берилію - 2S2; для Магнію - 3S2; для Алюмінію – 3Р1; для Галію – 4Р1; для Криптону - 4Р6 тощо. Оскільки протони є ферміони, то принцип Паулі поширюється на них. При побудові ядра протони послідовно заповнюють квантові стани (вільні дозволені місця) з найменшою сумарною енергією. Тому на кожному підрівні – поверсі – періоду заповнення починається з S-масиву. На підрівнях-періодах 2 і 3 другим заповнюється P-масив. На підрівнях-періодах 4 і 5 другим заповнюється D-масив, а потім P-масив. На підрівні 6 заповнюють комірки 6S1, 6S2 та 6D1 – якій відповідає елемент 57
La, потім переходимо на 6F-масив, заповнюючи комірки F1 – F14. Наступним кроком є заповнення решти комірок D-масиву, починаючи з комірки 6D2, якій відповідає елемент 72
Hf. Далі заповнюємо комірки Р-масиву: 6Р1 – 6Р6. Сьомий період-підрівень-поверх заповнюємо аналогічно попередньому в такій послідовності: 7S1, 7S2, 7D1, 7F1 - 7F14, 7D2 - 7D10, 7Р1 – 7Р6. Тобто діємо у повній відповідності із ПСЕМ. Максимальна кількість нуклонів за семи періодів може бути А = 312, із них протонів N(р
+
) = 118. Нейтрони суворої «адреси» не мають. Їх задача при побудові ядра розмежовувати і утримувати протони. Однак розташування «надлишкових» нейтронів, не показаних на малюнку, на «чужих» поверхах призводить, на нашу думку, до впливу на фізичні властивості майбутнього елемента, навіть агрегатного стану речовини. За дотримання цих правил побачимо, що побудова слідує порядковим номерам ПСЕМ, а сама ПСЕМ є табличною формою моделі ядра атома. І хоч принцип Паулі був невідомий Менделєєву, але таблиця елементів відповідає принципу. Для геометричної інтерпретації квантових чисел ядра проведемо на плані моделі координатні вісі. Вісь Х - через головну нейтронну діагональ, а вісь Y – через головну протонну діагональ, як показано на мал.6. Вістря вісі Z направлено вниз (мал.8.) тому, що побудова здійснювалась в напрямку нумерації періодів ПСЕМ. Мал.6. Геометрична інтерпретація квантових чисел Головне квантове число n означає енергетичний рівень і зображується сходинками піраміди (n = 1, 2, 3, 4). Орбітальне квантове число l дає орбітальну характеристику та має значення l = 0, 1, 2, 3 і графічно інтерпретується як масиви (0 – S–масив, 1 – P-масив, 2 – D-
масив, 3 – F-масив). Якщо відстань між однойменними нуклонами на плані моделі позначити як – h, то положення центрів нуклонів можна визначати в координатних вісях Декартової системи координат. Магнітне квантове число m
l
відображується віссю X і має наступні значення виражені в h: 0 - для протонів, розташованих на вісі Y де X = 0 (це F1, D1, Р1, S2, S1, Р4, D6, F8); Для протонів, розташованих за додатних значень вісі X – наступні величини: +1 - (це F2, D2, Р2, Р6, D8,F10); +2 – (це F4, D4, D10, F12); +3 – (це F6, F14). Для протонів, розташованих за від’ємних значень вісі X: -1 – (це F3, D3, P3, P5, D7, F9); - 2 – (це F5, D5, D9, F11); - 3 – (це F7, F13); Так, як ядро площиною ZX розділяється на дві симетричні половини, то їх можна інтерпретувати, як значення спінового квантового числа m
s. Тоді правий підмасив, розташований в зоні додатних значень вісі Y, буде відображенням спіннових квантових чисел +1/2; +3/2; +5/2, +7/2, а лівий підмасив, що розташований в зоні від’ємних значень вісі Y – відображенням спінових квантових чисел -1/2; -3/2; -5/2, -7/2. 1.2. Побудова атомного ядра. Тепер перейдемо до другого етапу побудови атомного ядра. Електрони в атомі - це не хмара, не зграя, не знеособлена певна кількість частинок, а чітко організована за певними правилами структура, де кожному протону відповідає конкретний електрон, який займає певне місце в орбіталі чи напіворбіталі. Не дарма ж суміжні елементи в ПСЕМ різняться обов’язковою «електричною парою» протон – електрон, а кількість нейтронів може бути різна і утворює ізотопи елемента. Протон і електрон утворюють зв’язану пару частинок. Механізм зв’язування тут не розглядається. Це не означає, що інші протони не можуть мати впливу на «чужий» електрон. Коли це так, то логічно і закономірно поширити правило щодо енергетичної послідовності заповнення орбіталей електронами, загальновідоме «правило n+l» (правило Клечковського) на заповнення масивів ядра протонами. Енергетична послідовність покрокового заповнення масивів ядра нуклонами за уточненим правилом n+l показана в табл. 3. Покрокове заповнення протонами масивів на поверхах-періодах. Таблиця 3 Кроки n+l
n
l
Масиви Примітки 1 1 1 0 1S 2 2 2 0 2 S 3 3 2 1 2 P 4 3 3 0 3 S 5 4 3 1 3 P 6 4 4 0 4 S 7 5 3 2 3 D 8 5 4 1 4 P 9 5 5 0 5 S 10 6 4 2 4 D 11 6 5 1 5 P 12 6 6 0 6 S 13 7 5 2 5 D* *Заповнюється 1 місце - 5D1 14 7 4 3 4 F 15 - - - 5 D Заповнюється від 5D2 16 7 6 1 6 P 17 7 7 0 7 S 18 8 6 2 6 D* *Заповнюється 1 місце - 6D1 19 8 5 3 5 F 20 - - - 6 D Заповнюється від 6D2 21 8 7 1 7 P 22 8 8 0 8 S При складані таблиці враховані наступні вимоги найменшої енергії: 1. Раніше заповнюються ті масиви, для яких сума n+l менша; 2. Серед двох рівних значень суми n+l заповнюється масив для якого менше значення має n, як приклад, кроки 7, 8, 9; 3. Вважаються забороненими варіанти сум коли n+l > n
мах.
В даному випадку n
мах = 8. Заповнюючи масиви нуклонами необхідно дотримуватись наступних вимог: 1. Місця в масивах заповнюються протонами відповідно до правил Гунда. 2. Два суміжні протони в масиві повинні розділятися нейтронами. Не повинно розташовуватись на поверсі поряд 2 протони чи 2 нейтрони; 3. «Надлишкові» нейтрони можуть розташовуватися поза масивом даного поверху, а також на попередніх поверхах. Cхема заповнення, складена на основі цієї таблиці, наведена на мал. 7. Побудована за таким принципом модель ядра елемента №120/320 має вигляд, показаний на мал. 8 Мал. 7. Схема покрокового заповнення масивів ядра протонами та орбіталей атома електронами. Мал. 8. План і переріз моделі ядра атому елемента №120/320. Розглянемо, показану на мал. 8, конструкцію моделі найскладнішого елемента ПСЕМ, який має найбільший порядковий номер - 120 і на його прикладі зрозуміємо будову інших, простіших елементів. На плані і розрізі моделі кольорами виділені масиви нуклонів, позначені літерами – S, P, D, F. Для визначення координати кожного протона використовуємо цифрові позначення місць протонів в кожному масиві. Нумерацію виконуємо в послідовності заповнення відповідно до правил Гунда, як це показано на мал. 6. Емпіричні правила, отримані Ф. Гундом (F.Hund) в 1927р за результатами аналізу атомних спектрів, визначають стан багатоелектронного атома за його електронною конфігурацією. Оскільки, як ми раніше домовилися, що протон і електрон утворюють електричну пару, то розподілу електронів у не збудженому атомі буде відповідати розподіл протонів у ядрі. Тобто правила Гунда поширюємо на ядро атома в основному стані. Послідовність заповнення протонами місць в масиві за правилами Гунда, адаптованими для даної моделі ядра, наступна: 1). Дотримуючись принципу найнижчої енергії можна сказати, що найнижчу енергію будуть мати ті стани (позиції, місця) протонів в масивах, в яких буде найбільша величина повного спінового моменту, а відтак і мультиплетності ядра. Повний спін заповненого масиву дорівнює нулю, а мультиплетність – одиниці і до уваги не приймається. 2). За наявності двох станів (місць) з однаковими спіновими моментами перевага надається місцю у якого квантове число m
l
більше (з урахуванням знака). 3).По заповненню правої частини масива, розділеного віссю Х, заповнюємо ліву частину. Порядок заповнення лівої частини є віддзеркаленням відносно центра ядра порядку заповнення правої частини. Послідовність заповнення місць в масивах ядра протонами можна спостерігати на мал.5 і мал.6. Короткий запис розподілу протонів в ядрі атома на різних поверхах – періодах та массивах будемо називати протонною конфігурацією ядра атома елемента (ПКЯ). Наприклад: протонна конфігурація ядра атома Гелію буде мати вигляд - 1S
2
, ПКЯ Неону буде мати вигляд – 1S
2
2S
2
2P
6
, або [He] 2S
2
2P
6
. ПКЯ Фосфору – [Ne] 3S
2
3P
3
, останнім в запису стоїть визначальний протон елемента. Увесь запис читатиметься так: ПКЯ Фосфору складається із ПКЯ Неону та розташованих на третьому поверсі двох протонів в масиві S і трьох протонів в масиві P, визначальним є протон 3Р
3
. Верхній індекс вказує як кількість протонів в масиві 3Р, так і позицію (місце) визначального протона - Р
3
в масиві. В квадратних дужках, з метою скорочення запису, вказується ПКЯ останнього елементу попереднього поверху, де всі масиви повністю заповнені протонами. ПСЕМ має біля 30 перехідних металів електронна конфігурація яких не є повною аналогією запропонованої ПКЯ і причину такої неповної відповідності ще належить встановити. Наприклад Хром (
24
52
Cr) має ПКЯ [Ar]3D
4
4S
2
, а електронну конфігурацію - [Ar]3d
5
4s
1
. Якщо відстань між однойменними нуклонами позначити через h, то положення (місце) визначального протона можна вказати двома способами: через ПКЯ та через координати Декартової системи, а енергетичний стан - квантовими числами. Для прикладу: положення визначального протона атома Оксигену (
8
16
О), через ПКЯ, визначиться як [He] 2S
2
2P
4
, а в координатах Z(+2), X(0), Y(-3/2); енергетичний стан визначиться квантовими числами: n = 2; l =1; m
l
= 0;
m
s
= -3/2. Як відомо, атом Гідрогену складається із одного протона та одного електрона є стабільна, гармонійна конструкція. Проте лише із цих атомів не побудувати Всесвіт, потрібний інший матеріал. Коли взяти два протони, то вони відштовхуватимуться один від одного електростатичною силою, як частинки, що мають електричні заряди однакового знаку. Щоб утримати протони поряд потрібна утримуюча сила. Таку силу має нейтрон. В наступного елемента - Гелію вже два протони і два нейтрони. Нейтрони розмежовують протони і утримують їх. Як приклад можна навести ізотопи Урана, де із збільшенням числа нейтронів зростає величина періоду напіврозпаду. Так нуклід Уран - 234 має період напіврозпаду 2,48·10
5
років, Уран – 235 має період 7,13·10
8
років, а Уран - 238 - аж 4,51·10
9
років.
Хоча
не завжди велика кількість нейтронів зміцнює ядро. Мабуть існує якась міра, коли нейтрони стають надлишковими. Так у Карбону стійкими є ізотопи Карбон -12 і Карбон -13, а Карбон -14 вже радіоактивний і має період напіврозпаду 5700 років, хоч згідно моделі ядра можливими є Карбон -8 і Карбон – 22. Введемо поняття коефіцієнта утримання протонів – k. k = N(n
0
)/N(p
+
) = A-Z/Z, (4) де N(n
0
) і N(p
+
) – кількість нейтронів і кількість протонів в ядрі, відповідно; Z – порядковий номер елемента в ПСЕМ; A – закруглена до цілого числа відносна атомна маса елемента. Вирахуваний коефіцієнт утримання наведено в таблиці 4. Динаміка коефіцієнта утримання в залежності від кількості протонів у ядрі. Таблиця 4 Z 2 20 40 60 80 100 120 K 1 1 1,27 1,40 1,50 1,57 1,67 Із таблиці видно, що за кількості протонів понад 20 число нейтронів неухильно зростає. Це означає, що утримувати ядро стабільним дедалі важче і не видно попереду ніякого «острова стабільності». Та й чи потрібні надважкі нестабільні елементи? До того ж сама модель ядра є завершеною, гармонійною, симетричною, симпатичною. Таким чином можна зробити висновок про те, що в Природі існує лише 120 хімічних елементів! Фрагменти моделей ядер деяких елементів подані в додатку А. Плани розташування визначальних протонів на поверхах ядра наведені в додатку Б. Моделі атомів де-яких елементів наведені в додатку В. Ізотопи де-яких елементів показані в додатку Г. 2. Будова атома Відомо, що атом складається із ядра і електронів. Первинним є ядро, структурна організація якого відображується його ПКЯ. Кількість протонів у ядрі повністю визначає електронну структуру нейтрального атома і, таким чином, хімічні властивості конкретного елемента. Отже хімічні властивості окремого елемента визначаються (закладаються) ПКЯ, а проявляються (реалізуються) електронною конфігурацією. Оскільки схема заповнення масивів ядра протонами адекватна схемі заповнення орбіталей електронами і кожному протону відповідає зв’язаний з ним електрон то модель атома найскладнішого елемента буде мати вигляд вказаний на мал. 9. Мал. 9. Графічна модель атома елемента №120/320. Зрозуміло, що модель не відображує масштабовані співвідношення розмірів ядра і орбіталей. На малюнку показані лінії можливого магнітного та електростатичного зв’язків електронів і протонів. Що стосується орбіталей, то вони різноманітні. Так для Гідрогену і, можливо, для інших елементів групи Іа це s–орбіталі у вигляді тора, а для інших елементів s– орбіталі у вигляді двох частин тора. У другому періоді вже закінчена конфігурація р - орбіталей і в подальших періодах буде повторюватися, маючи таку форму, як і у Неона. Із цієї моделі стає зрозумілим, що хімічну активність атома визначають електрони, розташовані в s–орбіталі та р – орбіталі, як такі, що мають найслабший зв'язок із ядром. Моделі атомів деяких елементів з орбіталями наведені в додатку В. Тепер залишилось завершити ПСЕМ, доповнивши її елементами №119 та №120. Закінчення таблиці ПСЕМ повинно мати вид, показаний на мал.10 Період
Групи I II III IV V VI VII VIII 7 Fr87 Ra88 89**Ae 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs
109Mt 110Ds
111Rg
112Cn Uut113 Uug114
Uup115
Uuh116
Uus117
Uuo118 8 -119 -120 Мал. 10. Фрагмент закінчення періодичної системи елементів. Авторами складено альбом моделей ядер 110 елементів ПСЕМ, а також моделі ядер елементів 118, 119 та 120. Розроблені моделі багатьох ізотопів елементів, однак за обмеженості об’єму статі подати їх не є можливим. ВИСНОВКИ Авторами доповнена ПСЕМ і побудована її просторова модель. Встановлено принцип структурної організації атомного ядра та атома любого хімічного елемента. Шляхом побудови визначено кінцевий елемент ПСЕМ, його порядковий номер та атомна маса. Побудовані графічні моделі ядра та атома найважчого елемента. Таким чином ми маємо форму ядра атома і атома, залишилося наповнити її змістом – встановити, що є електрон, протон, нейтрон і яка їх структура. Аналізуючи моделі ядра і ПСЕМ можна зробити наступні висновки: 1. Конструкція кожного наступного за номером елементу включає в себе конструкцію попереднього елементу. 2. Інертними газами закінчуються періоди ПСЕМ і поверхи моделі ядра, як закінчена стабільна конструкція. Новий період – поверх починається із лужних елементів, які перші порушують стабільну конструкцію, вносячи асиметрію. Тому активність цих елементів найвища, а енергія іонізації найнижча. 3. Періоди ПСЕМ і поверхи моделі ядра починаючи з цифри 3 не співпадають. Так у третьому періоді є 8 елементів, а на третьому поверсі моделі – 18. У сьомому періоді – 32 елементи, а на сьомому поверсі – 8 елементів. Задля цього не варто, мабуть, змінювати ПСЕМ. 4. Основні функції нейтронів, це: - зв’язувати своїм силовим полем протони і утримувати їх; - впливати на фізичні властивості елементу, змінювати масу. 5. Останнім елементом ПСЕМ є елемент з порядковим номером 120, який має максимальну відносну масу А = 320. Всього хімічних елементів в Природі є 120. Із них: s – елементів – 16; p – елементів – 36; d – елементів – 40; f – елементів – 28. Не наше вина в тім, що вийшло так просто без графіків, діаграм, складних формул з потрійними інтегралами по замкнутому контуру! Все пояснилось дуже просто. Проте, як виявилося, не кожному доступним для сприйняття. Автори вдячні Адамчуку К.А. за надання допомоги у комп’ютерному оформлені малюнків. Додатки. Додаток А. Фрагменти ядер деяких елементів Додаток Б. Плани розташування визначальних протонів на поверхах Додаток В. Моделі атомів деяких елементів. Додаток Г. Ізотопи деяких елементів. Анотації. The article describes the principle of structural organization of the atomic nucleus of any element of Mendeleev's periodic system of elements and atoms of chemical elements in general. The number of chemical elements in nature was determined by constructing. Graphic model of the nucleus of an atom and the last of the chemical element of the periodic system was built. Mendeleev's periodic system of elements had been continued and completed. В статье определен принцип структурной организации атомного ядра любого элемента Периодической системы элементов Менделеева и атома химического элемента в целом. Определено, путем построения, количество химических элементов в Природе. Построена графическая модель ядра и атома последнего химического элемента Периодической системы элементов. Продолжена и закончена Периодическая система элементов Менделеева. М Хмельницький 30.07.2010р. Додаток А Додаток Б Додаток В 
Автор
koxan333
Документ
Категория
Исследования
Просмотров
993
Размер файла
944 Кб
Теги
кусмо
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа