Строение атома с точки зрения «теории двух состояний фотона». По теории двух состояний фотона (ТДСФ) элементарные частицы не могут поглощать электромагнитное излучение. Поглощение это переход из одного состояния в другое. Этот переход может осуществляться только с помощью атомов. Бор приписывает излучению отбор энергии от электрона, по новой теории изменение поступательного движения атомов происходит при столкновении, что приводит к переходу фотона к излучению, а поглощение электромагнитного излучения приводит к приращению скорости движения атомов в направлении излучения. Общее между теорией Бора и двух состояний является то, что меняется общая энергия атома. Но при поглощении у Бора меняется энергия электрона, а в ТДСФ кинетическая энергия поступательного движения атома и энергия излучения. Модель атома Томсона (модель «Пудинг с изюмом»). Дж. Дж. Томсон предложил рассматривать атом как некоторое положительно заряженное тело с заключёнными внутри него электронами. Была окончательно опровергнута Резерфордом после проведённого им знаменитого опыта по рассеиванию альфа-частиц. Ранняя планетарная модель атома Нагаоки. В 1904 году японский физик Хантаро Нагаока предложил модель атома, построенную по аналогии с планетой Сатурн. В этой модели вокруг маленького положительного ядра по орбитам вращались электроны, объединённые в кольца. Планетарная модель атома Бора-Резерфорда. В 1911 году Эрнест Резерфорд, проделав ряд экспериментов, пришёл к выводу, что атом представляет собой подобие планетной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре атома тяжёлого положительно заряженного ядра («модель атома Резерфорда»). Однако такое описание атома вошло в противоречие с классической электродинамикой. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, электрон при движении с центростремительным ускорением должен излучать электромагнитные волны, а следовательно, терять энергию. Расчёты показывали, что время, за которое электрон в таком атоме упадёт на ядро, совершенно ничтожно. Для объяснения стабильности атомов Нильсу Бору пришлось ввести постулаты, которые сводились к тому, что электрон в атоме, находясь в некоторых специальных энергетических состояниях, не излучает энергию («модель атома Бора-Резерфорда»). Постулаты Бора показали, что для описания атома классическая механика неприменима. Дальнейшее изучение излучения атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых фактов. Атомы не имеют отчётливо выраженной внешней границы, поэтому их размеры определяются по расстоянию между ядрами соседних атомов, которые образовали химическую связь (Ковалентный радиус) или по расстоянию до самой дальней из стабильных орбит электронов в электронной оболочке этого атома (Радиус атома). Радиус зависит от положения атома в периодической системе, вида химической связи, числа ближайших атомов (координационного числа) и квантово-механического свойства, известного как спин. В периодической системе элементов размер атома увеличивается при движении сверху вниз по столбцу и уменьшается при движении по строке слева направо. Соответственно, самый маленький атом это атом гелия, имеющий радиус 32 пм, а самый большой атом цезия (225 пм). Эти размеры в тысячи раз меньше длины волны видимого света ( нм), поэтому атомы нельзя увидеть в оптический микроскоп. Однако отдельные атомы можно наблюдать с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Теория двух состояний фотона исключает излучения свободно двигающегося атома, излучение может происходить только при столкновении с другим атомом или частицей. Все предложенные ранее модели не состоятельны, так как не удовлетворяют этому требованию. Как должна выглядеть модель атома с точки зрения новой теории двух состояний фотона попробуем представить в этой работе. Точкой опоры автор принял достоверным фактом, что только первые два электрона могут располагаться в непосредственной близости от ядра атома. Теоретические исследования, проведенные автором, показали единственно возможный случай такого расположения, представить размер влияния электрона одного атома на электрон самого или другого атома, значительно превышает размер ядра. Электроны располагаются цепочкой в канавках с максимальным действием положительного заряда ядра атома. В одном атоме размер влияния между электронами цепочек и электронами других цепочек определяет размер (радиус) атома. Именно надо говорить цепочек, а не оболочек. В новой модели атома атом состоит из ядра, вокруг которого образуется цепочки. Первая цепочка может содержать только максимальное значение электронов равное двум и является стержнем построения всего атома, вторая и третья цепочка сдержит по восемь электронов, четвертая и пятая цепочки содержат по 18 электронов и шестая 32 электрона. Все электрона кроме первых двух удерживаются в вакууме над электронами на электростатических подушках. Модель расположения электронов цепочками на электростатических подушках. Величина подушки определяет размер атома. Эта величина не истинного размера атома, а размера взаимодействия с другими атомами. Здесь учитываются зазоры электростатической подушки. В молекулярно - кинетической теории принято считать, что удар между молекулами являются абсолютно упругим. Строение атома как подушки подтверждает упругий удар. Такое строение не исключает, что при определенной энергии соударения зазор станет равным нулю и удар может стать жестким. Этим объясняются выбивания электронов из атомов при определенной энергии. Рассмотрим вопрос о размерах атома и электрона. Размеры ядер различных атомов составляют несколько фемтометров, что в более чем в 10 тысяч раз меньше размеров самого атома. Это значит, что остальное пространство подвергается влиянию электронов при взаимодействии с другими атомами. Надо сказать, что атом при ближнем взаимодействии несет отрицательный заряд. Автор считает, что положительный заряд в атоме компенсируется отрицательным и делает его нейтральным только при удалении на большие расстояния. Таким образом, третьи и все последующие электроны лежат или вернее опираются на другие электроны посредством электростатической подушки. Послойное расположение электронов и электростатические подушки вторых и последующих цепочек полностью согласуются и с описанием химических и физических свойств элементов в таблице Менделеева. В таблице Менделеева: По периоду слева направо заряд ядра атома - увеличивается; радиус атома уменьшается. Уменьшение радиуса связано с увеличением силы притяжения и уменьшением зазоров между электронами слоев. По группе сверху вниз заряд ядра атома - увеличивается; радиус атома увеличивается, количество электронов на внешнем уровне - не изменяется. Это связано с увеличением количества цепочек. Изменения свойств в новой модели объясняются цепочным строением атомов химических элементов. А электростатические подушки дают каждому атому возможность определить свое место в цепочках. В предложенной модели атома нет орбит, по которым вращаются неизвестно отчего электроны. Можно только сказать, что двигаются по «постулатам» Бора, а должны располагаться согласно силам взаимодействия электростатического притяжения и отталкивания и находить равновесное положение для каждого конкретного расположения электронов относительно ядра атома. Первая цепочка содержит два электрона. Размеры электронов по отношению к ядру не позволят разместиться более чем двум электронам прилегающей к ядру цепочки. Электроны находясь в равновесном состояний должны быть расположены на одной линии, проходящей через центр ядра атома. В атомах с тремя и более электронами, третьи и все последующие электроны не могут достичь соприкосновения с ядром, так как электростатическая подушка будет препятствовать этому. Электроны второй цепочки начнут располагаться в желобе между двумя электронами. С ростом количества электронов формируется вторая цепочка, в которой уместятся до восьми электронов. Третья цепочка из восьми электронов также поместится в этот же желоб, потеснив предыдущую цепочку. После каждой цепочки образуется свой желоб, в котором притяжение наиболее высокое, куда и устремляются электроны для их заполнения. По мере заполнения, а это связано с увеличением положительного заряда ядра атома величина зазора подушки уменьшается, что приводит к снижению радиуса атома, и т.д.
Стержнем всех атомов, кроме водорода, является ядро с двумя электронами, в желобе которого формируются цепочки из электронов. Водород можно отнести к бесстержневому элементу. Все остальные являются стержневыми. Каждая цепочка, расположенная на стержне атома начинается с элемента щелочного металла, и заканчивается инертным газом.
Заключение: предложена новая модель атома, основанная на теории двух состояний фотонов, разработанной автором. В атоме ядро и два первых электрона являются стержнем модели, на которой определенным образом цепочками располагается электроны, подвешенные на электростатических подушках в вакуумном пространстве над стержнем атома. Атом представляет собой упругую конструкцию, каждая цепочка обладает своим значением модуля упругости, что приводит при столкновении атомов к их колебаниям с определенными частотами, вызывающими электромагнитные излучения. Атом, поглощая излучения, изменяет скорость в направлении излучения и кинетическую энергию, равную поглощенной энергии излучения. При столкновении атомов кинетическая энергия переходит в энергию излучения фотона. Таким образом, атом по теории двух состояний фотона является электромагнитным контуром для перехода кинетической энергия атома в энергию излучения фотона и наоборот. Предложенная модель атома позволяет объяснить причину компоновки электронов по цепочкам, их количество в каждой цепочке и положения электронов в электростатических «подушках». Справочные данные приведены с Википедии.
Автор: Трофимов П.В.