ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ АТОМА
ПРЕДИСЛОВИЕ
Одной из ключевых задач, стоящих перед человечеством, является задача постижения окружающего нас мира, законов его образования и функционирования. Поскольку исходными структурами элементами мироздания служат атомы, то ключом к решению данной задачи, очевидно, является понимание их внутреннего устройства. Сегодняшнее понимание внутриатомного строения так или иначе связано с периодичностью элементов в таблице
Д.И. Менделеева и одной из наиболее конструктивных моделей атома, восходящей к пионерским работам Э. Резерфорда и Н. Бора. Так называемая оболочечная модель атома стала основой для построения теории многоэлектронных атомов. Согласно теории Бора последовательное увеличение заряда ядра сопровождается соответствующим увеличением числа электронов, образующих электронные оболочки атома. Заряд ядра предопределяет порядковый номер элемента в таблице Менделеева, а каждой оболочке соответствует свой период. Основные положения оболочечной модели были изложены Бором еще в 1920 году. На тот момент она не могла дать полного представления об электронном устройстве атома.В настоящей монографии физически обоснованная оболочечная модель атома принята в качестве отправного пункта для ее последующего изучения. С этой целью предложена диполь-оболочечная модель, методологическим основанием которой выступает теорема Гаусса. Фактологическим основанием для оболочечной модели стали новые данные по энергиям связи и радиусам атомов, полученные по результатам измерений поляризуемости этих атомов. В рамках диполь-оболочечной модели стало возможным перейти на язык количественного описания атомов – их геометрических размеров и энергий. Это принципиально новый этап в становлении теории атомного строения. Именно данное обстоятельство побудило автора к написанию настоящей монографии. В силу новизны разрабатываемой автором модели, основное внимание в монографии уделено концептуальным вопросам построения модели, а также выявлению механизмов формирования электронных оболочек и установлению причин периодичности элементов таблицы Д.И. Менделеева.
Главное отличие диполь-оболочечной модели в том, что она построена на эмпирическом фундаменте. Исходной для анализа величиной выступает поляризуемость атома; она имеет статус атомной константы и в этой связи несет первую информацию о внутриатомном строении. Исследования диполь-оболочечной модели выполняется на основе последовательного выявления характера связи между макро- и микроскопическими величинами логической цепи: свойства атома (поляризуемость)
® геометрические размеры атома ® энергетическое состояние атома (его энергия связи и потенциал ионизации) ® составляющие вклады внутриатомной энергии (электрон – электронные и электрон – ядерные) ® модель электронной конфигурации внешней оболочки атома ® модель атома в целом. Установлено, что атом представляет собой систему вложенных сфер-оболочек, в каждую из которых виртуально вписаны правильные геометрические фигуры, образуемые электронами в их вершинах. Их относительное положение строго задано и непрерывно поддерживается в результате баланса сил кулоновского притяжения и отталкивания. Тем самым снимаются ограничения на познаваемость внутриатомного строения, накладываемые принципом неопределенности Гейзенберга. По сути автор предлагает вернуться к истокам атомной механики, которая создавалась в доквантовый период (М. Борн “Лекции по атомной механике”. – М,: Едиториал УРСС, 2005), и возродить ее на новой фактологической основе.Автор благодарит за полезные обсуждения рассматриваемых в монографии вопросов профессоров Витковскую Н.М., Степанова Н.Ф., Шмидта Ф.К., д.т.н. Бычкова И.В., д.ф.-м.н. Кобычева В.Б., к.ф.-м.н. Косова А.А., а также участников семинара “Атомно-молекулярные системы: поиск оптимальных моделей”.
Также автор благодарен рецензентам докторам физико-математических наук Юрию Васильевичу Аграфонову, Юрию Адольфовичу Маркову и Геннадию Алексеевичу Рудых за их труд по рецензированию рукописи и полезные замечания. Считаю своим долгом поблагодарить сотрудников редакционно-издательского отдела Института динамики систем и теории управления СО РАН и особенно О.И. Гречка и Батурину Е.Ю.
Свои замечания и отзывы на монографию прошу направлять по адресу:
alex_p@icc.ru или matrimm@yandex.ru.А.А. Потапов