10.6. Структура атома бора

Атом бора - пятый элемент в таблице Менделеева. Большинство ядер этого атома имеет пять протонов и шесть нейтронов (рис. 106, a).

Ядро атома бора имеет одну ось симметрии. Аналогичную структуру имеет и атом этого химического элемента (рис. 106, b). Пять протонов имеют свободные магнитные полюса, к которым присоединяются электроны.

Рис. 106. Ядро и атом бора

Ось первого электрона, проходящая через ядро атома, является единственной осью его симметрии. Дальше мы увидим, что более сложные атомы имеют несколько осей симметрии.

10.7. Структура атома углерода

Первая плоская форма ядра атома углерода, в которое входит шесть нейтронов, формирует атомы графита, который пишет на бумаге (рис. 107, а). Каждый протон имеет свободный магнитный полюс для соединения с электроном. Все шесть электронов плоского атома углерода имеют равные возможности вступать в связи с электронами других атомов и формировать сложные органические соединения.

Вторая форма ядра атома углерода – пространственная. Оно может иметь семь или пять нейтронов и формировать пространственные структуры алмаза (рис. 107, b). Структура атома алмаза, которая формируется из пространственного ядра этого атома, имеет три оси симметрии (рис. 108, b). Это - оси декартовой системы координат. Структура пространственного ядра и атома углерода, и самого атома убедительно демонстрируют главное свойство алмаза – его прочность (рис. 107, b).

а) атом графита

b) атом алмаза

Рис. 107. Структуры атомов углерода

На рис. 108, а представлена плоская молекула углерода , а на рис. 108, b – кластер графена из двух молекул углерода молекула.

а) молекула углерода

b) кластер графена из двух молекул углерода

Рис. 108. Молекула углерода и кластер графена из двух молекул углерода

Фотография графена, сделанная европейскими исследователями, представлена на рис. 109, а. Она убедительно доказывает достоверность не орбитального, а линейного взаимодействия электронов с ядрами атомов. Чтобы проверить достоверность величины , представленной авторами на фото (рис. 109, а), необходимо иметь структуру атома углерода и его спектр. Спектр первого – валентного электрона атома (рис. 109, а) – в табл. 40.

Таблица 40. Спектр 1-го электрона атома углерода

Значения	n	2	3		4	5	6
(эксп.)	eV	7,68	9,67		10,37	10,69	10,86
(теор.)	eV	7,70	9,68		10,38	10,71	10,88
(теор.)	eV	3,58	1,58		0,89	0,57	0,39
а) фото кластера графена				b) визуализированный кластер графена

Рис. 109. Фото графена (слева) и компьютерная обработка фото

графена (справа)

а) фото молекулы углерода

b) фото атома углерода

c) теоретическая структура атома углерода

Рис. 110. Фотографические структуры молекулы и атома углерода, и теоретическая структура атома углерода

Рис. 111. Теоретические структуры: а) молекула углерода;

b) кластера графена

Из новой теории микромира следует, что если все электроны находятся в атоме, то их энергии связи с протонами изменяются также как и энергии связи электрона атома водорода с протоном. С учётом этого, имея энергию ионизации атома водорода, можем вычислить энергию связи любого электрона любого атома, соответствующую любому энергетическому уровню , по формуле

. (286)

Поскольку плоский атом углерода (рис. 107, а) симметричен, то энергии связи каждого из 6-ти электронов атома углерода с протонами ядер, в момент пребывания электронов на вторых энергетических уровнях, будут равны

. (287)

С учётом этого расстояния между протонами ядер (рис. 111, a) и электронами будут равны

(288)

Из рис. 109, а, 110, а и 111, а следует, что расстояние между центрами ядер, соседних атомов углерода равно, примерно, . У фотографов оно оказалось равным (рис. 109, а). Это значит, что они завысили разрешающую способность своего микроскопа в 10 раз. И, тем не менее, мы обязаны признать достижения экспериментаторов исключительно важными для науки. Существует возможность уменьшить расхождения между теорией и экспериментом путём учёта температуры фотографируемых объектов микромира, но мы пока не знаем температуру, при которой фотографировались анализируемые нами обитатели микромира.

В масштабной линии (1мкм), показанной на рис. 112, а, вместиться, примерно, 15 диаметров углеродных нано трубок. Чтобы увидеть в торец структуру нано трубки (рис. 112, b) в масштабе, показанном на рис. 112, а, надо увеличить разрешающую способность микроскопа минимум на пять порядков. Это следует из фото на рис. 109, а и из фото сканирующего микроскопа на рис. 111, а. Новая теория микромира раскрывает структуры обитателей микромира на 6….8 порядков глубже, чем самые современные микроскопы (рис. 112).

Рис. 112: а) фото углеродных трубок; b) модель углеродной трубки

А теперь обратим внимание на туманные, заострённые выступы по внешнему контуру сфотографированных кластеров бензола (рис. 113, а и b).

а) b)

c) d)

Рис. 113. Достижения европейских экспериментаторов

в фотографировании кластеров

Заострённые выступы по внешнему контуру фотографии - атомы водорода . Электронный микроскоп не видит их структуру и представляет в виде заострённого линейного образования (рис. 98). На теоретической молекуле бензола (рис. 113, с) атомы водорода представлены точками и линиями, связывающими электроны атомов углерода и водорода . Явная связь между фото кластера бензола (рис. 113, а и b) и теоретическими структурами атома водорода (рис. 108) и молекулами бензола (рис. 113, с и 114) убедительно доказывает, что электроны в атомах взаимодействуют с протонами ядер линейно.

Сравнение теоретической модели кластера бензола (рис. 115) с его фотографиями (рис. 113, а и b) даёт основания для поздравления европейских экспериментаторов, точно отразивших визуализацию (рис. 113, b ) своих фотографий. Конечно, они не владеют ещё новой теорией микромира, поэтому атомы углерода и водорода представили в виде шариков, связанных друг с другом линейными связями.

Рис. 114. Молекула бензола

Жаль, конечно, что исследователи не привели информацию о разрешающей способности их сканирующего электронного микроскопа (рис. 113, a, b, d). Покажем сейчас, как новая теория микромира расшифровывает содержание информации на этих фотографиях и определяет разрешающую способность электронного микроскопа, с помощью которого они были получены. Для этого представим теоретическую модель, сфотографированной молекулы бензола c размерами, которые рассчитываются элементарно, при известной длине атома водорода (рис. 98, а).

На рис. 113, с – размеры элементов структуры, сфотографированного кластера бензола (рис. 113, a и b), следующие из размеров молекулы бензола (рис. 114) и его кластера (115). Это и есть показатели разрешающей способности микроскопа, но авторы фото не указали их.

Заявления производителей электронных микроскопов о том, что их микроскопы позволяют фотографировать отдельные атомы пока преждевременны.

Тем не менее, их достижения внушительны, но малопродуктивны без новой теории микромира, которая «видит» обитателей микромира с разрешающей способностью минимум на 5 порядков глубже достижений экспериментаторов и значительно облегчает интерпретацию информации, получаемой с помощью электронного микроскопа (рис. 113, d).

Рис. 115. Теоретическая структура кластера бензола