Электрон в атоме и молекуле
1. Как уравнение Шредингера представляет электрон в атоме водорода? Уравнение Шредингера содержит статистическую информацию о положении электрона в атоме водорода и представляет это положение в виде плотности вероятности пребывания электрона в атоме, которая изображается графически в виде сферы (рис. 22, а). 2. Удаляет ли новая теория микромира туман статистической информации о положении электрона в атоме водорода? Новая теория микромира удаляет статистический туман (рис. 22, а), который окутывает не только атом водорода, а всех обитателей микромира (рис. 22, b). 3. Какую структуру имеет атом водорода? Атом водорода имеет линейную структуру, на одном конце которой - протон, а на другом - электрон (рис. 19, 22, b).
Рис. 22. Схемы атома водорода, следующие из уравнения Шредингера и из Новой теории микромира
4. Упростит ли отсутствие орбитального движения электронов в атомах описание процессов синтеза и диссоциации молекул и кластеров? Конечно, упростит, особенно после создания мультимидийного фильма. 5. Упростит ли отсутствие орбитального движения электронов в атомах учебники по химии и повысит ли это привлекательность химии, как науки, для молодёжи? Это - очевидное следствие. 6. Если электроны летают по орбитам вокруг ядер атомов, то каким образом они соединяют атомы в молекулы? Около 100 лет потребовалось, чтобы установить отсутствие ответа на этот вопрос. 7. Какие силы соединяют атомы в молекулы при орбитальном движении электронов? Нет ответа на этот вопрос. 8. Каким образом устраняются помехи взаимного влияния друг на друга электронов, летающих по орбитам, на процессы формирования молекул разной сложности? Нет ответа на этот вопрос. 9. Каким образом формируются кластеры молекул при орбитальном движении электронов в атомах? Ответа нет. 10. Какие силы соединяют молекулы в кластеры при орбитальном движении электронов в атомах? Ответа нет. 11. Почему ошибочная орбитальная теория движения электронов в атомах, имея массу противоречий, безоговорочно признаётся современными физиками и химиками? Это вопрос историкам науки. 12. Каким образом электрон атома водорода, не имеющий орбитального движения в атоме, взаимодействует с протоном? На рис. 22, b видно, что спины электрона и протона атома водорода направлены вдоль линии, соединяющей их геометрические центры, в одном направлении, а векторы магнитных моментов – противоположно. 13. Какие силы сближают электрон с протоном в атоме и какие - ограничивают это сближение? Разноименные электрические поля сближают электрон и протон, а одноименные магнитные полюса ограничивают это сближение (рис. 19, 22, b). 14. Во сколько раз размер атома водорода больше размера протона и электрона? Атом водорода в невозбужденном состоянии на два порядка больше электрона и на пять порядков больше протона (рис. 19). 15. Какой номер энергетического уровня электрона атома водорода является начальным в момент установления контакта между электроном и протоном, и из какого эксперимента он следует? Анализ спектра реликтового излучения показывает, что процессы соединения электрона с протоном и формирования атома водорода начинаются со 108 энергетического уровня (Приложение 1) [2]. 16. Какой фактор ограничивает верхний энергетический уровень электрона в атоме? Существование в Природе фотона с максимальным радиусом вращения или максимальной длиной волны и минимальной массой ограничивает верхний энергетический уровень. Для формирования более высоких энергетических уровней электрона в атоме нужны фотоны с большей длиной волны, а их нет, так как предельно большая длина волны или радиус фотона определяются способностью их внутренних электромагнитных сил удерживать структуру фотона в локализованном состоянии (рис. 2, 3). 17. В каком природном явлении отражена статистика фотонов, излучаемых атомом водорода при его формировании? В формировании спектра реликтового излучения (рис. 15). 18. Почему отсутствует спектральная линия, соответствующая энергии ионизации атома водорода? Потому что электрон атома водорода не может перейти со 108 энергетического уровня сразу на первый и излучить фотон с энергией ионизации 19. Почему атомы водорода существуют в свободном состоянии только при температуре больше 2500С? Потому что это - исходная температура среды с максимумом фотонов, энергия которых разрывает связи между атомами водорода в его молекуле. Она легко рассчитывается. Известна энергия синтеза молекулы водорода. Она равна 4,53 eV. Так как в формировании связи молекулы водорода участвуют два электрона и два протона, то энергия 4,53 eV разделится между ними поровну. Поэтому для диссоциации молекулы водорода каждый электрон, формирующий связь, должен поглотить по два фотона с энергией 4,53 eV/4=1,13 eV. Длина волны фотона с такой энергией равна
Температура равна
Схемы молекул ортоводорода показаны на рис. 21, a. 20. Почему энергии ионизации водородоподобных атомов пропорциональны квадрату протонов в ядре? Потому, что по мере удаления электронов из атома остающиеся в нем электроны начинают взаимодействовать со всеми протонами ядра. У водородоподобного атома один электрон, который взаимодействует со всеми протонами ядра, поэтому энергия ионизации такого атома равна энергии ионизации атома водорода, умноженной на квадрат количества протонов в ядре (табл. 5). Таблица 5. Теоретические и экспериментальные значения энергий связи (ионизации) электронов водородоподобных атомов, соответствующие их первым энергетическим уровням
21. Почему энергия ионизации первого электрона атома гелия почти в два раза больше энергии ионизации атома водорода, а энергия ионизации второго электрона атома гелия пропорциональна произведению энергии ионизации атома водорода на квадрат главного квантового числа? Потому что атом гелия имеет линейную структуру (рис. 23). В результате оба его электрона поглощают один фотон. Чтобы удалить из этого атома один из электронов, надо послать ему фотоны с общей энергией почти в два раза большей энергии ионизации атома водорода. Оставшийся один электрон связан с двумя протонами, поэтому его энергия ионизации равна энергии ионизации атома водорода, умноженной на квадрат количества протонов в ядре.
Рис. 23. Схемы: а) ядра и b) атома гелия без магнитного момента
22. Существуют ли фиктивные энергии связи электронов с протонами ядер атомов? Существуют. Расчетная формула даёт такую энергию, а электрон не имеет возможности занимать энергетический уровень, соответствующий этой энергии, так как другие электроны своими электрическими полями удаляют его от ядра и он оказывается на более высоком энергетическом уровне, оставляя нижний или нижние уровни в не рабочем состоянии. Формула даёт нерабочую энергию, а спектральная линия, соответствующая этой энергии, отсутствует. 23. Почему энергия ионизации одного электрона атома лития меньше энергии ионизации электрона атома водорода? Потому, что два других электрона атома лития, взаимодействуя со своими протонами в ядре, удаляют от ядра первый электрон (рис. 24) В результате его второй энергетический уровень оказывается нерабочим, фиктивным (табл. 6).
Рис. 24. Схемы ядра и атома лития Таблица 6. Спектр первого электрона атома лития
Анализ таблицы показывает, что экспериментальное значение энергии фотона, соответствующей 2-му энергетическому уровню, отсутствует, а теория предсказывает её, поэтому она является фиктивной. 24. Почему энергии связи всех четырёх электронов атома бериллия одинаковы на одноименных энергетических уровнях в условиях, когда они все находятся в атоме? Потому, что это симметричный атом (рис. 25). Каждый из его четырёх электронов взаимодействует со своим протоном ядра. Симметричность ядра порождает симметричность атома и симметричность электростатических сил, действующих между его электронами. В результате, когда они все находятся в атоме, то энергии связи у них с протонами ядра одинаковые на одноимённых энергетических уровнях, что хорошо видно в экспериментальной таблице 7.
1 2
Рис. 25. Схема структуры ядра и атома бериллия: 1,2,3 и 4 – номера электронов
25. Следует ли из экспериментов равенство энергий связей всех электронов атома бериллия на одноимённых энергетических уровнях? Анализируя таблицу 38, обратим внимание на то, что при удалении всех электронов от ядра атома их энергии связи с протонами уменьшаются и, начиная с 13 энергетического уровня, оказываются равными энергии связи электрона атома водорода с его ядром. Это указывает на то, что взаимное влияние электронов друг на друга исчезает лишь при удалении их от ядра на 13 энергетический уровень. Таблица 7. Энергии связи
26. Изменяется ли энергия электрона при излучении им фотонов в момент формирования атомов и ионов? Конечно, изменяется [2]. 27. Изменяется ли масса электрона при поглощении и излучении им фотонов? Конечно, изменяется [2]. 28. Изменяется ли радиус электрона при поглощении и излучении им фотонов? Изменяется [2]. 29. Чему равна предельная энергия фотона, излучённого электроном при формировании атомов и ионов? Ответа на этот вопрос пока нет. 30. Поскольку размеры фотонов, излучаемых электроном, могут быть на много порядков больше размеров электронов, то не является ли это главным фактором, определяющим дальность стрельбы? Да, это - главный фактор, определяющий дальность стрельбы. Существовавшее до этого представление о том, что снаряд выстреливается из ствола орудия за счет давления образующихся газов, глубоко ошибочно. Существующие расчётные формулы приписывают повышение давления в патроне газам, а фактически это давление формируется фотонами, излученными при воспламенении пороха в патроне. 31. Почему существующие формулы для расчёта давления газов дают результат, совпадающий с экспериментом, а роль фотонов в формировании этого давления в них не представлена? Она представлена численной величиной давления и не представлена в интерпретации причин появления этого давления. Детальный ответ на этот вопрос в статье «Молекулярно-кинетическая теория» опубликованной в папке «Статьи» по адресу http://kubagro.ru/science/prof.php?kanarev 32. Радиус электрона может быть равен радиусу фотона. В каком диапазоне шкалы фотонных излучений находится этот фотон и чему равна длина его волны? Радиус электрона равен 33. Почему в эффекте Комптона интенсивность смещенной составляющей уменьшается с увеличением номера химического элемента? Чтобы появлялась смещённая составляющая, необходимы условия взаимодействия рентгеновских фотонов с электронами атомов. Три протона ядра и три электрона в структуре атома лития создают много свободного пространства в зоне его поверхности, где располагаются электроны (рис. 24). В результате создаются условия для взаимодействия электронов атома с рентгеновскими фотонами, размеры которых близки к размерам электронов. Следствием этого является устойчивое взаимодействие рентгеновских фотонов с электронами атома лития и смещение составляющей М отражённых фотонов (рис. 26).
Рис. 26. Эффект Комптона на радиаторах различной природы
Как видно (рис. 26), при возрастании атомного номера химического элемента вещества интенсивность несмещенной линии P возрастает, а интенсивность смещенной линии M уменьшается. Так, у лития максимальная интенсивность излучения состоит из смещенной М составляющей, а у меди наоборот, интенсивность несмещенной линии P значительнее интенсивности смещенной линии M (рис. 26). Модель ядра атома меди (рис. 27, а) позволяет понять причину этого. Белые кружки это - протоны на поверхности ядра атома меди. С каждым из них взаимодействует электрон. Нетрудно представить, что поверхность такого атома будет плотно заселена электронами (рис. 27, b) и у рентгеновских фотонов потеряется возможность взаимодействовать с каждым из них в отдельности. В результате у меди интенсивность смещенной составляющей М значительно меньше интенсивности несмещенной Р составляющей (рис. 26). 34. Почему эффект Комптона регистрируется только при использовании рентгеновских фотонов? Потому что радиусы электрона близки к радиусам рентгеновских фотонов (Глава 7). 35. Соблюдается ли закон сохранения энергии в эффекте Комптона? Нет, не соблюдается, так как отраженный фотон увеличивает длину своей волны, а значит, уменьшает массу. Судьба потерянной массы до сих пор не установлена точно. Косвенные эксперименты по её сохранению не заслуживают доверия [2]. При угле
Это, примерно,
соответствующем рентгеновскому диапазону, но приборы не регистрируют его, доказывая нарушение закона сохранения энергии. Если он не регистрируется, то у него одна судьба – раствориться в пространстве и превратиться в эфир (Глава 7) [2].
36. На каких энергетических уровнях находятся электроны атомов водорода в момент формирования молекулы водорода? На четвёртых. 37. Каким образом электрон поглощает и излучает фотоны при энергетических переходах в атомах, ионах и молекулах? Детали этого процесса ещё неизвестны, но гипотезы, описывающие их, мы уже привели. Важно то, что в соответствии с законом Вина валентные электроны молекул поглощают только те фотоны, количество которых максимально в данный момент в зоне расположения молекул. 38. Движется ли фотон, излученный электроном, с ускорением или сразу имеет скорость света? Фотон имеет массу, на которую действуют силы инерции, поэтому наличие переходного процесса при рождении фотона – явление естественное и неизбежное. 39. Почему происходит взрыв при соединении водорода с кислородом? Атом кислорода имеет шесть кольцевых электронов (рис. 27, b). В газообразном состоянии они удалены на одинаковые и значительные расстояния от ядра. Когда к валентным электронам 1 и 2 атома кислорода присоединяются электроны атомов водорода, то при формировании связи между ними электромагнитная субстанция, формирующая связи между кольцевыми электронами атома кислорода и ядром, перекачивается к валентным электронам 1 и 2 для формирования связи с электронами атомов водорода. Таким образом, все шесть кольцевых электронов переходят с дальних энергетических уровней, соответствующих газообразному состоянию атома кислорода, на нижние, соответствующие состоянию атома кислорода в молекуле воды. Указанный одновременный переход всех шести кольцевых электронов на нижние энергетические уровни сопровождается одновременным излучением фотонов, размеры которых на несколько порядков больше размеров электронов. Так формируется зона повышенного давления воздуха и формируется звуковая волна, сопровождающая этот процесс. Поскольку все эти процессы происходят почти одновременно, то формируется единый фронт расширения воздуха, который мы воспринимаем как взрыв, в результате которого образуются молекулы воды.
Рис. 27. Схемы ядра, атома и молекулы кислорода
40. Какова структура молекулы водорода, следующая из уравнения Шредингера? Статистическая информация уравнения Шредингера представляет молекулу водорода в виде двух взаимодействующих сфер, имитирующих вероятность расположения электронов в молекуле (рис. 21, 28).
Рис. 28. Схема формирования ковалентной связи электронными облаками атомов водорода
41. Как уравнение Шредингера описывает молекулы ортоводорода и параводорода? Никак. 42. Каким образом два атома водорода образуют молекулу водорода? Какие силы сближают эти атомы и какие - ограничивают их сближение? Разноимённые электрические заряды сближают электроны с протонами, а их одноимённые магнитные полюса ограничивают это сближение или разноименные магнитные полюса сближают электрона, а их одноимённые заряды ограничивают это сближение (рис. 21). 43. Почему векторы спинов всех электронов и всех протонов в молекулах водорода направлены в одну сторону? Потому, что вращение элементарных частиц в одну сторону – главное условие их сближения (рис. 21), которое мы уже рассмотрели на примере анализа взаимодействия спинов фотонов с одинаковой циркулярной поляризацией (рис. 6). 44. Почему существуют молекулы ортоводорода и параводорода? Существование ортоводорода и параводорода обусловлено разными вариантами соединения атомов водорода в молекулу (рис. 21). 45. Магнитный момент какой частицы разделяет молекулы водорода на молекулы ортоводорода и параводорода? Магнитный момент электрона
46. Почему магнитный момент электрона положителен, а протона отрицателен? Потому, что у электрона (рис. 16) векторы спина и магнитного момента совпадают, а у протона (рис. 17) они противоположны.
|
. Реализация такого процесса ограничивается существованием градиента температуры среды, окружающей рождающийся атом водорода (Приложение 1) [2].
. (31)
.
, eV
(эксп.)
и электронов (1, 2, 3, 4) атома бериллия 
с ядром в момент, когда все они находятся в атоме
. Фотон, длина волны которого соответствует этому радиусу, находится в рентгеновском диапазоне шкалы фотонных излучений (табл. 1, 2, 3).
рентгеновский фотон теряет
.
. Из этой массы должен родиться фотон с радиусом вращения
а)
b)
Рис. 26. (a – модель ядра атома меди; (b) – возможная архитектоника поверхности многоэлектронного атома
почти на два порядка больше магнитного момента протона 
, поэтому электрону принадлежит приоритет в формировании ортоводорода или параводорода (21).
