Настоящая монография посвящена изучению электронного строения атомов и ионов в основном (невозмущенном) состоянии. В невозмущенном состоянии атом (или ион) сохраняет свою индивидуальность и тем самым удовлетворяет статусу атомной константы. Такие ограничения на объект исследования позволили резко сузить сектор научного поиска и сделать исследования более целенаправленными.
Общая схема построения монографии подчинена логике “от имеющихся экспериментальных данных и представлений (моделей) к формированию новых данных”, обеспечивающих новое понимание механизмов образования электронной конфигурации атомов и атомного устройства в целом. Руководствуясь данной установкой, вначале был сделан анализ имеющихся экспериментальных данных, так или иначе характеризующих свойства и строение атомов. К ним с существенными оговорками можно отнести различные типы радиусов, такие как ван-дер-ваальсовы, металлические, ковалентные,
ионные, орбитальные, кинетические и т.д., а также потенциалы ионизации. Анализ показал, что имеющийся в настоящее время эмпирический базис пока не удовлетворяет построению корректной модели и теории электронного строения атома.
В этой связи автор возвращается к исходным положениям эмпирического подхода изучения вещества, с целью установления его принципиальных возможностей в отношении к атомам. В результате получен совершенно неожиданный вывод. Единственным источником эмпирической информации о внутриатомном строении являются электромагнитные свойства, количественной мерой которых служит диэлектрическая восприимчивость, которая в свою очередь обусловлена поляризуемостью атомов – фундаментальным свойством, проявляющимся в способности их электронных оболочек к
упругой деформации в электрических полях. Деформируемость атома предполагает связь поляризуемости с его геометрическими размерами. В силу сферической симметрии атомов для описания его пространственной протяженности достаточно одного размерного параметра, в качестве которого выступает радиус. Остается только установить корректные соотношения между поляризуемостью и радиусом. Такие соотношения были получены и приняты для расчета “абсолютных” радиусов атомов.
Следующим важным шагом в построении приемлемой модели атома является установление универсальной связи между межоболочечным расстоянием и энергией связи внешних электронов с ядром (вернее с остовом атома). Энергия связи – это параметр, количественно характеризующий устойчивость атома. Установлено, что энергия связи линейно зависит от порядкового номера атома в соответствующем периоде таблицы Менделеева; при этом крутизна наклона этой зависимости уменьшается при переходе к следующему периоду. Такое поведение объясняется совокупным действием сил кулоновского притяжения электронов к остову и сил взаимного отталкивания электронов, принадлежащих одной оболочке.
Вновь полученные данные по радиусам, межоболочечным расстояниям и энергиям связи легли в основу построения непротиворечивой диполь-оболочечной модели атома. Эти данные также позволили выявить механизм образования оболочек и объяснить ряд закономерностей в построении таблицы Менделеева. В качестве иллюстрации новых возможностей атомно-молекулярных моделей рассмотрен новый подход к построению теории электронного строения вещества, которая в свою очередь, стала основой для теоретического обеспечения механосинтеза как одного из перспективных направлений нанотехнологии.
Материал монографии представлен следующим образом.
В 1 главе дан краткий анализ атомистических воззрений, которые стали основой для построения физических моделей атома доквантового периода. Рассмотрены модель атома Н. Бора и квантовая модель атома водорода. Здесь же представлены основы принятой в настоящее время квантовомеханической теории атомов. Сделан краткий анализ причин, затрудняющих построение корректной теории многоэлектронных атомов.
Во 2-й главе выполнен анализ экспериментальных данных, так или иначе характеризующих свойства атомов, а также их пространственные и энергетические параметры. Показано, что имеющие широкое хождение так называемые радиусы (ван-дер-ваальсовы, ковалентные, металлические, ионные, орбитальные и др.) могут быть применены к атомам лишь с существенными оговорками. По сути, это означает, что у атома может быть только один
радиус – радиус, имеющий статус атомной константы. Среди известных “радиусов” таковых не оказалось.
Важным параметром атомов и ионов является потенциал ионизации, который (в приближении малости возмущения электронной оболочки в результате удаления электрона) имеет смысл энергии связи внешнего электрона с ядром или остовом, т.е. параметра, характеризующего устойчивость атома или иона. Анализ литературных данных позволил выявить ряд закономерностей в поведении потенциалов ионизации водородоподобных, гелийподобных систем в зависимости от степени их ионизации. Близкие к линейным имеют зависимости потенциалов ионизации от номера атома в соответствующих периодах таблицы Менделеева. Полученные в этой главе данные были приняты при построении диполь-оболочечной модели атома.
В 3-й главе рассмотрены основы поляризационного метода исследования внутриатомного строения, основанного на внутренне присущей связи поляризуемости с радиусом и энергией связи атома. Дается обоснование поляризационного радиуса. Приводится вывод уравнений связи поляризуемости с радиусом атомов разных групп таблицы Менделеева. Обсуждается уравнение связи межоболочечного расстояния с энергией связи и его применимость к атомам разных периодов таблицы Менделеева. Рассчитанные поляризационные радиусы и энергии связи обсуждаются в соответствии с имеющимися экспериментальными данными по “радиусам” и потенциалам ионизации.
В 4-й главе предлагается для обсуждения диполь-оболочечная модель атома, построенная по данным расчета радиуса и межоболочечных расстояний, а также на основании анализа составляющих вкладов в энергию связи. Концептуальным основанием предлагаемой модели выступает теорема Гаусса, применение которой позволяет многозарядовую (многочастичную) задачу свести к двухзарядовой (двухчастичной). Двухзарядовая оболочечная (диполь-оболочечная) модель в наибольшей мере отвечает всей совокупности экспериментальных данных и позволяет привести в соответствие эти данные с электронными конфигурациями атомов. Здесь же дан анализ предлагаемой модели; он позволил
выявить природу и механизм формирования электронных оболочек, что в свою очередь, позволило приступить к изучению явления периодичности элементов таблицы Менделеева и установлению закономерностей в процессе их химической эволюции.
Здесь же предлагается новый подход к построению теории электронного строения вещества, который стал логическим продолжением диполь-оболочечной модели атома. Характерной особенностью данной теории является возможность исключения из ее структуры подгоночных параметров; в основание теории положена атомно-молекулярная модель, максимально приближенная к действительной конфигурации атомов или молекул. Показана применимость данной теории к решению одной из актуальных задач современности – теоретическому обеспечению нанотехнологии на примере одного из перспективных ее направлений – механосинтеза.
В целом в монографии принята методология от эксперимента к модели атома и затем к расчету основных параметров модели. Согласно предлагаемой модели атом представляет совокупность вложенных оболочек-сфер, каждая из которых формируется в результате совместного действия сил кулоновского притяжения между положительным зарядом остова атома и электронами внешней оболочки и сил взаимного отталкивания электронов, принадлежащих этой оболочке; при этом каждая
оболочка образует правильную геометрическую конфигурацию с равноудаленными электронами. Относительное положение электронных оболочек-сфер определяется балансом сил кулоновского притяжения заряда остова и сил центробежного отталкивания внешней оболочки, а также сил межоболочечного взаимодействия. Энергетическое состояние атома однозначно характеризуется двумя “атомными” числами – порядковым номером электронной оболочки (номером периода таблицы Менделеева) и порядковым номером атома в соответствующем периоде, т.е. числом электронов на оболочке атома.
Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
электронной оболочки (номером периода таблицы Менделеева) и порядковым номером 
атома в соответствующем 
периоде, т.е. числом 
оболочке атома.
