В квантовой механике атомные орбитали представляются в виде "облаков" плотности вероятности нахождения электрона вблизи ядра. Помимо сферически симметричных "облаков" (оболочек) имеются облака в виде гантелей и более сложных форм. Отличительной особенностью большинства облаков вероятности является то, что они проходят через центр атома, т.е. в области ядра существует ненулевая вероятность нахождения электрона. По физическому смыслу этого быть не может- т.к. электрон никогда не проходит сквозь ядро при движении по своей "орбитали". Не ясно, исходя из каких ФИЗИЧЕСКИХ соображений орбитали имеют форму гантелей и их модификаций, а также почему они пересекаются друг с другом (электроны отталкиваются). Экспериментальных наблюдений формы электронных облаков до сих пор не произведено. Описание всего многообразия химических элементов и связей в них не требует наличия форм электронных облаков, описанных в квантовой механике (хотя и требует наличие некоторой анизотропии- в электрических и магнитных взаимодействиях).

 

Из принципа Паули следует, что в одной электронной оболочке атома может находиться не более 2-х электронов. Однако, экспериментального подтверждения этого я не видел. В каком эксперименте было установлено, что один и тот же атом может излучить два фотона одинаковой частоты?

 

Электроны в атоме движутся в центрально- симметричном поле ядра и поле других электронов.

1. Корпускулярное рассмотрение.

 Как известно, в потенциальном поле пробная частица может двигаться по замкнутым траекториям вокруг источника поля, которые представляют собой эллипсы. Переменное вращение электрического поля ядра и тепловые вибрации приводят к "размазыванию" траектории электрона в некоторой окрестности вокруг ядра, приводя к формированию т.н. "орбиталей". Ввиду того, что электроны отталкиваются друг от друга, они будут стремиться минимизировать свою энергию взаимодействия, что вызовет их центрально- симметричную "стратификацию" в поле ядра. При этом каждый электрон ввиду тождественности своих свойств займет определенную нишу, соответствующую некоторой энергии взаимодействия с ядром и др. электронами. Препятствием к падению электронов на ядро может являться непрерывное тепловое движение ядра (смещения и вращения), приводящее к излучению малых порций энергии (меньше фотонных). Они поглощаются электроном, излучающим такие же порции в сторону от ядра. Таким образом, электрон на своей орбитали находится в положении устойчивого равновесия. Препятствием к "испарению" атома посредством излучения внешней элекронной оболочки являются т.н. "нулевые" колебания физического вакуума, которые подпитывают атом энергией. Неполнота данного представления заключается в том, что даже один электрон в поле ядра занимает строго определенные орбитали, соотв. известным уровням энергии (см. спектральные серии водорода). Для дополнения описания формирования орбиталей необходимо рассмотрение волновых свойств электрона.

2. Волновое рассмотрение.

Дискретность энергии электронных орбиталей, помимо сил электростатического отталкивания "сгустков" волн- электронов, может быть связана со стремлением электронной волны на орбитали к неким устойчивым образованиям. Такими образованиями могут быть трехмерные оболочки, состоящие из "размазанной" по ним замкнутой стоячей волны определенной частоты. Известно, что стоячие волны в резонаторе имеют дискретный набор разрешенных частот (мод). Электрон, находящийся на некоторой орбитали, обладает определенной энергией, соответствующей своей длине волны Де- Бройля. Если на орбитали укладывается целое число длин волн, то такая орбиталь является устойчивой. Таким образом, с учетом дополнительного электростатического отталкивания, формируется дискретная структура электронных орбиталей в атоме. Интересную модель электронных оболочек на основе стоячих волн Де- Бройля представляет В. И. Пивоваров http://fizika97.narod.ru/atom.htm. Проблемой волнового рассмотрения является то, что с его помощью затруднительно представить форму электронных орбиталей. Эту проблему разрешает корпускулярное рассмотрение, приведённое выше.

 

Электронные оболочки могут представлять собой сферические или эллипсоидные страты с искажениями формы. Асимметрия электронных оболочек объясняет электрические и магнитные свойства атомов. При электрическом воздействии на атом элекронные оболочки "вытягиваются", приводя к возникновению электрического момента у атома. При магнитном- "сплющиваются" (гипотеза), приводя к локализации "тока" электрона по своей орбитали в направлении некоторой плоскости, нормаль к которой определяет направление вектора магнитного момента атома. Некоторым атомам (в осн.- ферромагнетикам) присуще явление остаточной намагниченности, что указывает на то, что их некоторые оболочки могут быть "сплюснутыми" в отсутствии внешних магнитных полей.

Комментарии: 0