Электронные оболочки
 

Общая теория взаимодействий

альтернатива квантовой механике
и
теории относительности
 

 

Электронные оболочки атомов

Сразу же отметим принципиальное отличие взгляда на строение электронных оболочек атомов, которого мы придерживаемся в общей теории взаимодействий, от тех, которые Вы можете прочитать в учебниках (они описаны ниже). Электронная оболочка в целом, и каждый из электронных слоёв в отдельности, представляют собой статическое образование, изменяющееся только под действием внешних условий. Чтобы Вам было понятно, приведём анимацию.

Слева вид атома, и его электронной оболочки такой, каким мы его считаем в общей теории взаимодействий. Справа приблизительный вид электрона и ядра в классическом представлении.

 Электронные оболочки атомов представляют собой пространственную конфигурацию расположения электронов, обеспечивающую минимальную энергию каждого из электронов,а также, максимальную устойчивость такой конфигурации.

    Принцип построения электронных оболочек атомов

Разделим сферическую область вокруг ядра на восемь равных частей, так как показано на рисунке.
Электронные оболочки атомов - объяснение расположения электронов вокруг ядра Каждый новый электрон будет занимать одну из вакантных ячеек. Причём, располагаться они будут центрально симметрично относительно ядра (чтобы силы уравновешивали друг друга). Например, в ячейках 1 и 7. При наличии четырёх электронов в околоядерном пространстве, как у углерода, они могут расположиться по-разному. Например, в ячейках 1, 3, 6, 8 – получим алмаз, или в ячейках 1, 2, 7, 8 получим графит. В углеводородных соединениях расположение электронов может быть отличным от приведённых выше. Например, в ячейках 1, 2, 3, 4 и 1, 2, 3,6. Таким образом, мы видим, откуда возникает возможность существования аллотропных соединений и явления пространственной и зеркальной изомерии. Так же объясняется способность химических элементов образовывать тетраэдрические и плоскоквадратные комплексы в координационной химии. Кстати, если разбить околоядерное пространство узловыми плоскостями (это из квантовой механики), то они как раз разделят сферу точно таким же образом.
Необходимо отметить, что никаких стенок-границ между ячейками нет. И, например, три электрона расположатся вокруг ядра в вершинах равностороннего треугольника. А пять электронов, скорее всего, составят  пространственную конфигурацию, приведённую для электронной оболочки атома бора.

Ядро гелия представляет собой, скорее всего тетраэдр из двух протонов и двух нейтронов.  Тетраэдр самая простая из правильных пространственных фигур. Отметим, что и самая жёсткая, так как состоит из треугольников. Очевидно, что два электрона займут в пространстве вокруг ядра две полусферы. И почти любое воздействие на такую электронную оболочку со стороны, будет вызывать лишь её поворот, но не сможет её нарушить (такая оболочка самая простая из завершённых).


Организацию электронных оболочек химических элементов во втором и третьем периодах таблицы Менделеева можно объяснить таким способом. И не только организацию электронных оболочек. Химические связи, присущие данным атомам, непосредственно вытекают из такого расположения электронов в атомах (описаны ниже) , а подробности также на странице химическая связь в молекулах.

  Почему же, спросите вы, и дальше нет возможности заполнять оболочки подобным образом? Да потому, что увеличившийся заряд ядра даёт возможность разместить вблизи него уже большее количество электронов. Да и общее число электронов превысит следующую «магическую» цифру 20, известную из ядерной физики. В этом проявляется действие философского закона перехода количественных изменений в качественные (а на самом деле действие принципа непрерывности, в том числе и непрерывности изменений). То есть у металлов длинных периодов верхняя электронная оболочка будет состоять из 20 ячеек и лишь к завершению периода над ней сформируется, как и раньше оболочка из 8 ячеек (с принципом непрерывности всё же не поспоришь).
  Что говорит в пользу такого состояния дел? Просто в таком случае лёгким и наглядным становится объяснение тепло- и электропроводности металлов и полупроводников. Значительно проще и логичнее объясняются их магнитные свойства и некоторые другие закономерности. Теория химической связи в координационных соединениях не будет ни чем отличаться от той же теории для простых соединений. Периодическая система Менделеева тоже получает простое и ясное объяснение.

Подведём итог.

Построение электронной оболочки происходит в результате уравновешивания электрических сил притяжения между электронами и ядром, и силами электрического отталкивания между электронами. Стабилизирующее действие на такую, достаточно неустойчивую конструкцию, оказывает гравитационное притяжение между ядром и электронами, и электронов между собой. Все конфигурации расположений электронов вокруг ядра (в зависимости от его заряда и числа электронов) можно достаточно просто рассчитать, применяя закон Кулона и закон всемирного тяготения. Объяснение того, почему электроны не падают на ядро приведено на странице теория строения атома.
Пространственное расположение электронов атомов в невозбуждённом состоянии стемиться к энергетически минимальному положению.

Очевидно, что при  равном числе электронов на внешней оболочке, такое расположение электронов будет одинаковым для атомов с различным зарядом ядер. То есть, мы нашли причину возникновения периодичной повторяемости свойств атомов в различных периодах. Примеры ниже на этой странице.

Сравните наш взгляд на строение электронных оболочек с тем, что преподают в школе и институте.
Построение электронных оболочек происходит по принципу заполнения. Мысленно добавляя по одному электрону на атомные орбитали, (в последовательности 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p и так далее) в соответствии с принципом запрета Паули (в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором всех четырёх квантовых чисел) и правилом Гунда (на орбиталях с одинаковой энергией электроны по возможности расселяются поодиночке), можно описать орбитальное электронное строение всех атомов в их основном состоянии. 

  Следует отметить, что свободная частица немного отличается от той же частицы, в связанном состоянии. Обратимся опять к помощи рисунков.

Строение электрона. Отличие в строении свободных и связанных электронов.
Внутренее строение электрона для упрощения рисунка не показано.

Покажем на рисунках строение атомов химических элементов, начала таблицы Менделеева.

электронная оболочка атома гелияэлектронная облочка атома лития

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гелий

В атоме гелия электроны располагаются указанным на рисунке образом, полностью покрывая ядро. Любое воздействие на такой атом может вызвать лишь поворот электронов, но не может разорвать облочку. В этом причина инертности гелия. Электрическое отталкивание электронов между собой, является причиной именно такого расположения. Аналогичным будет расположение электронов на внешней оболочке атомов беррилия Be, магния Mg, кальция Ca, стронция Sr, бария Ba и радия Ra. Но в связи с тем, что размеры ядра для этих элементов уже значительно больше, чем у гелия, два внешних электрона не могут покрыть собой всё околоядерное пространство и в атоме остаётся значительная область положительного заряда, которая и является причиной сильной химической активности этих элементов.

 

 

 

 

Литий

 В атоме лития третий электрон может находиться в любой точке окружности и для того, чтобы произошла химическая реакция не нужно прилагать энергии. Аналогично выглядят внешние электронные оболочки атомов водорода H, натрия Na, калия K, рубидия Rb, цезия Cs и франция Fr.

 

 


электронная оболочка атома бериллия


электронная оболочка атома бора

Бор

 Дополнительная информация об атомах бора в молекулах сложных соединений приводится на странице химическая связь в молекулах.

   электронная оболочка атома углерода

Углерод

 

 Углероду и его особой роли в образовании органических соединений посвящена страница Углерод - основа жизни.

 Рисунки строения атомов последующих элементов таблицы Менделеева, Вы можете построить самостоятельно. Здесь мы лишь обратим Ваше внимание вот на какой момент. Электронная оболочка атома ртути будет состоять из четырёх слоёв электронов, располагающихся в вершинах икосаэдра. Каждый из слоёв практически сферичен (лишь имеет разный радиус). Именно это, по нашему мнению, является причиной необычного, жидкого состояния ртути в обычных условиях.

 

Общая теория взаимодействий

General theory of interactions

 
Электронные оболочки атомов
 


Конец света 2012

Летающие тарелки

Анализ послания инопланетян

Расшифровка кругов на полях


Как научиться

    Как научиться петь
    Как научиться читать реп
    Обучение иностранному языку
Как соблазнять парней
   
Как научиться заигрывать с парнями
   
Как мне научиться нравиться парням

Как понять, что нравишься

Как завоевать мужчину

Как выспаться за 4 часа

Как создать сайт самостоятельно

Раскрутка сайтов в интернете


ФОРУМ

БЛОГ 

Гостевая книга

НОВОСТИ

     Галактика Разума



 ©  Общая теория взаимодействий  -  все права защищены.
Rambler's Top100

     При использовании материалов, обязательна ссылка на http://www.b-i-o-n.ru/
Работает на: Amiro CMS