В предыдущих публикациях я неоднократно утверждал, что планетарная модель строения атома неверна. Она является не просто большим упрощением, она ошибочна по своей сути.
Но критиковать существующие модели можно только в том случае, если предлагается какая-либо альтернатива. Иначе эта критика теряет практический смысл. Поэтому в данной публикации я изложу своё видение строения атомов и молекул, которое позволяет объяснить многие свойства вещества.
Из опыта Резерфорда по рассеянию альфа-частиц на тонкой золотой фольге можно заключить, что атом представляет собой некий объект, в центре которого находится массивное положительно заряженное ядро, вокруг которого располагаются отрицательно заряженные объекты.
Поскольку на момент проведения эксперимента никаких иных, кроме электронов, отрицательно заряженных частиц не было известно, то предположили, что вокруг ядра вращаются электроны. Это ошибочное предположение породило огромное число проблем, для устранения которых пришлось делать другие, ещё более нелепые предположения. Сначала пришлось допустить, что вращающиеся вокруг ядра электроны в атоме не излучают. Затем пришлось вообще отказаться от понятия движения электрона и его положения. Электрон стали описывать вероятностной функцией, заменив частицу на плотность вероятности её обнаружения в определенном месте пространства. Затем вообще вместо электронов появились некие электронные облака. При этом не делается никакой конкретизации, что это такое? Электронное облако это реальный физический объект или абстрактное математическое описание?
Всё это приводит к мысли, что отрицательно заряженные объекты в атоме не аналогичны электронам, поэтому их нельзя называть электронами. В публикации «Если в атомах нет электронов, то что же там есть, по-вашему?» я предложил называть их скорлупонами. Этим я хотел подчеркнуть физический смысл данных объектов.
Я рассматриваю модель атома с положительно заряженным ядром в центре, вокруг которого располагаются отрицательно заряженные скорлупоны. Скорлупоны являются реальными физическими объектами и представляют собой сферические оболочки, совпадающие с энергетическими поверхностями Ферми. Скорлупон с большей энергией имеет более высокий энергетический уровень, который описывается поверхностью Ферми большего радиуса.
Поэтому данную модель атома можно рассматривать как некую оболочечную модель. Как орех, ядро которого окружает скорлупа.
Если раньше атом представлялся мне как очень динамичный объект, в котором вокруг ядра с огромными скоростями двигались электроны, то теперь я представляю другую картину. Атом превратился в статичный объект, в котором ничто не летает и не вращается. В пространстве покоится ядро, окруженное слоями скорлупонов. Разумеется, эти структуры могут совершать тепловые колебания относительно положения равновесия.
Как атомы взаимодействуют друг с другом?
На расстояниях масштаба атома основным видом взаимодействий между частицами является электромагнитное взаимодействие.
Скорлупоны имеют единичный отрицательный заряд, который распределен по его поверхности. В связи с тем, что распределение заряда в общем случае не является сферически симметричным, то это приводит к электрической поляризации атома. Поэтому атомы можно рассматривать не просто как диполи, а как мультиполи.
Внутренние энергетические слои атома являются полностью заполненными, в соответствии с классическим пониманием структуры атомных орбиталей. Поэтому распределение заряда на заполненных уровнях близко к сферически симметричному распределению. По этой причине дипольная структура атома обуславливается внешними незаполненными уровнями.
Таким образом, в межатомном взаимодействии принимают участие скорлупоны, находящиеся на внешних уровнях. Эти атомные диполи притягиваются друг к другу и создают структуру, как шестеренки часового механизма.
В химии такое взаимодействие внешних скорлупонов называется валентным.
При этом скорлупон не покидает своего атома. Но он одновременно принадлежит одному атому, и заполняет часть энергетической оболочки другого атома. Такое понимание межатомного взаимодействия становится возможным в результате того, что скорлупон рассматривается не как точечный объект, а как пространственная структура.
Как происходят фазовые переходы?
В жидком состоянии атомы соединяются благодаря внешним скорлупонам. Эта связь не является очень сильной и при больших энергиях она относительно легко разрушается.
При уменьшении температуры или при повышении давления происходит более глубокое взаимное проникновение внешних скорлупонов. При этом возникает взаимодействие между внешними скорлупонами одного атома и более глубокими скорлупонами другого атома. Это взаимодействие более сильное и стабильное, характеризуется более высоким уровнем энергии связи. Оно обеспечивает формирование упорядоченной кристаллической структуры дальнего порядка. Это взаимодействие отвечает за твердое состояние тела. Естественно, что в твердом теле атомы располагаются несколько ближе друг к другу, что объясняет некоторое уменьшение объема при переходе из жидкого состояния в твердое состояние для одноатомных веществ.
Рассматриваемая оболочечная модель атома со скорлупонами вокруг атомного ядра мне гораздо ближе и понятнее, чем планетарная модель. Основываясь на этой модели мне гораздо легче представлять и объяснять многие сложные физические явления. Рассмотрение этой модели я продолжу в следующих публикациях.