В начало на лист изменений

 

 

Плотность.  данная статья посвящена не только понятию удельной плотности химических элементов, но рассматривает многие их физические свойства именно со стороны плотности вещества.

 

 

Рассмотрим утверждение, взятое из учебных лекций по физике института имени академика Иоффе:

“Так, более точные данные по размерам атомных ядер были получены впоследствии из экспериментов по рассеянию электронов на ядрах. Эти эксперименты показали, что радиусы ядер возрастают с увеличением массового числа А и хорошо описываются соотношением:

 

R » 1.3×A^1/3×10^-13см “

 

Объем ядра:

 

V=4/3 p (1.3×A^1/3×10^-13)³

 

Удельная плотность:

 

P = масса ядра / 4/3 p (1.3×A^1/3×10^-13)³

 

Масса ядра = атомная масса – масса электронов атома. Попробуем проверить и построить  график поэлемнтно. И тут же сталкиваемся с множеством проблем.

 

Это справочные данные, подчерпнутые из различных справочников и учебников. Разницей цвета покажем несоответствия.

 

1 а. е. м. = 1,66057·10^–27 кг. = 1,66057·10*10^{-33 грамм =} 1,60218·10–19 Дж    да это же энергия электрона!!!

                                              А вот и его заряд           е= - 1,60218·10–19 Кулона

 

Наводит на странные мысли, «у посла - медальон, у Шпака – магнитофон…»

 

1 Эв/с²=1.783*10^{-33 кг}

Масса электрона  0.511 Мэв/C²

Приведем к граммам

me=1.773 10^-33*0.511 10 ⁶=0.9111 10 ^-27 грамм=0,000549 аем

 

 

mp = 1,007276 · а. е. м.    в энергетических единицах масса протона равна 938,272331 МэВ.

mp = 1.67 . 10^-24  гр.= 1836 mе   Там же:

    Масса атома водорода = 1,674 10^-27 гр =1,007825 аем

 

  Кому верить?????????????  Если разница в ТРИ порядка в ту или иную сторону практически норма… единицы измерения - кто во что горазд – кто  Мэв или Мэв/С²… что-то больно серьезно для простых опечаток, на скорость света делить никто и не собирается.

НАПРИМЕР: Ч. Пул Справочное руководство по физике. Фундаменталь­ные концепции, основные уравнения и формулы: Пер. с англ. — М.: Мир, 2001. —461 с, ил.

Энергия: 1 эВ = 1,6022*10^-19 Дж = 1,7827 * 10^{-36 кг} =1,7826*10^-33 гр = 1,0735 *10^-9 а.е.м. = 2,4180*10¹⁴ Гц = 8065,5 см^-1 = 1,1604 * 10⁴ К

 

как с этим бороться??????  Видно такое запутывание и есть выражение наивысшей академичности.

 

Короче… me=1.773* 10^-33*0.511* 10 ⁶=0.9111*10 ^-27 грамм=0,000549 аем

Но тогда это не будет соответствовать большинству справочников, где вес в граммах атомов элементов будет порядка 10^-27

 

Результаты расчета показывают, что плотность ядер(аем/см³) меняется незначительно!!!!! Растет только радиус и объем.

 

водород  1,9E+12

гелий        3,7E+12

литий       4,3E+12

рубидий   4,3E+12

ксенон      4,5E+12

лютеций   4,5E+12

радон        4,8E+12

 

Исходя из практического равенства масс нуклонов, составляющих ядро, в принятой сегодня модели атома следует неприятный во всех отношениях вывод:  плотность атомного ядра почти одинакова по всему объему. При этом, электростатика утверждает, что электрический заряд просто обязан находиться на поверхности. А это значит, что положительно зараженные протоны с отличной от нейтронов массой (масса нейтрона больше) должны быть на поверхности. Данное условие и является определяющим для вывода о том, что плотность ядра внутри должна быть больше, чем на внешней оболочке. Мысль об объемном заряде внутри ядра в данном случае представляется несколько странной. Сегодня предпринимаются попытки обоснования всяческих ГАЛО у ядер тяжелых элементов (оболочечная модель). Хотя нет необходимости в этом обосновании и оно очевидно исходя из заданных начальных условий.

 

При этом сегодня одновременно утверждается, что сам атом в силу наличия электронной оболочки имеет неравномерно изменяющийся радиус независимый от массового числа, но зависимый от числа электронов.

И во многих работах представляют вот такие графики, которые получаются в результате многочисленных экспериментов по рассеянию электронов на ядрах.

 Рис 1. Плотность распределения ядерной материи

 

Здесь уже предполагается, что к центру ядра плотность возрастает и у легких элементов. И сравнительно одинакова по всему ядру и спадает только на периферии у тяжелых элементов.

 

По всему, зная существующую теорию электростатики надо сделать вывод, что все протоны  просто обязаны располагаться на поверхности ядра, в противном случае надо вводить дополнительные взаимодействия, либо присмотреться к электростатике: а там то все правильно?

Ну, электростатика уже догма, придраться вроде не к чему, хотя есть сомнение в самой фундаментальности этой теории, излагаемой сегодня с давно устаревших с 18-го века позиций . В результате появилось два новых взаимодействия:  сильное и слабое. Ура!  Заряд можно с поверхности убрать внутрь хоть частично. А внутренние взаимодействия представить в виде обмена кварками и глюонами. И никто даже словом не обмолвится о взаимодействии ядра и электронов. Тем не менее, именно в электростатике противоречий настолько много, что впору пересматривать не только этот многоуважаемый предмет, но и всю электродинамику в целом и как следствие и многие другие разделы физики.

 

 

Но это к слову. На деле до сих пор в основном используется модель с равномерным распределением плотности. А раз так, то и плотность атома должна быть приблизительно одинаковой и размер атомов должен постепенно увеличиваться с ростом атомного номера.

 

Однако, следующий график  предлагает  теоретическую (рассчитанную) зависимость атомного радиуса от положения элементов в таблице Менделеева, а вместе с тем и зависимости атомного объема и плотности:

 

 Рис 2а. Теоретический (якобы экспериментальный и подтвержденный теорией) Атомный радиус.

данный график никак не согласуется с расчетами, приведенными в данной работе по радиусам ядер чисто математически R » 1.3×A1/3×10-13см, как не аргументируй, это практически почти логарифмическая  линия.

        

 

Рис. 2в. Теоретический Ядерный радиус и плотность.

 

 

Каким образом получен приведенный атомный радиус, выяснить не удалось, данные взяты из справочников. Зато ядерный понятно - путем сомнительного рассеяния электронов на ядрах. См. опыт Резерфорда по распаду радия, протон.doc  

Первые опыты по рассеянию выполнил Резерфорд на примере рассеяния альфа-частиц  на металлической фольге и дал первую формулу размера атомного ядра.  Такой подход уже не внушает никакого доверия. Потом появилась формула Ферми для рассеяния электронов. Что тоже при более тщательном рассмотрении не представляется достоверным.

 

Рассмотрим график на рис. 2а.

 

Здесь прослеживаются  минимумы у элементов:

 

 2     10    18    36   54   86

He    Ne   Ar   Kr  Xe  Rn       группа  инертных газов,

 

Максимумы у элементов:

 

 1     3      11    19    37    55     87

 H    Li     F      K    Rb   Cs    Fr               фтор выпадает, по идее д.б. натрий

                                                                  Группа щелочных металлов, а так вроде логично

Странные необъяснимые провалы:

 

13   31   49   81

Al   Ga   In  Ta                                             

 

данные взяты  из общеизвестных справочников.

 

 

 

Рис 3. Теоретический Атомный объем. 

 

То же наблюдаем и в зависимости объема от положения в периодической системе.

Теперь посмотрим на плотность. Разве что максимумы на месте минимумов.

   Рис 4.   Теоретическая Атомная плотность.

 

 

 

 

 

На данном графике (рис 4.) наблюдаем максимумы:

 

2    10    18    36     54    86

He  Ne   Ar   Kr    Xe    Rn

 

Минимумы:

 

2    3       11    19       37        55      81

H   Li      Na   K       Rb       Cs     Ta       и странным образом на месте фтора                                                                                                                                                                 появляется натрий

 

Провалы:

 

13    31   49   81

Al    Ga   In   Ta   

 

Атомные радиусы по теории приблизительно оценивают межатомные расстояния в веществах с некоторой вероятностью, и данные взяты из общепринятых справочных источников.  Явно видна намеренная (теоретически только ненавязчивая) привязка радиуса атомов к периодической системе, хотя бы по причине уж больно четких максимумов и минимумов, обязательно заканчивающихся на максимуме и минимуме количества электронов в атомной оболочке.  И  уж больно неправдоподобно и необъяснимо выглядят некоторые провалы.  Рассчитанная потом атомная плотность,  исходя из атомного радиуса:  V= аем * 4/3 p r ³   повторяет те же закономерности.

    Все это идет в разрез с ядерным радиусом, который непрерывно увеличивается, причем расчетная ядерная (по той же формуле R » 1.3×A^1/3×10^{-13 см} ) плотность рис.2в.

практически мало изменияется

Как-то не  греет.

    Получается компот.  Ядро, плотность которого должна в основном определять плотность атома в целом в силу малой массы электронов в оболочке, имеет почти постоянную плотность, а электронная оболочка выдается за главного, хотя основная масса в ядре. Это подмачивает репутацию такого ядерного радиуса и довольно сильно, а также и дальнейшие теоретические изыски, так  как все расчеты, использующие приведенную формулу R » 1.3×A^1/3×10^{-13 см}, попросту неверны с точки зрения простого здравого смысла! Молот больше  наковальни что ли? Ядро пухнет с ростом атомного числа, электронная оболочка наоборот все тоньше и тоньше да еще то уменьшается, то увеличивается. И что интересно, в значительной степени определяет плотность атома в целом. Но такие теоретические значения атомных радиусов (скорее эмпирические) не внушают доверия, потому что имеется неоспоримая, опытным путем добытая, реальная плотность веществ, приведенная на графике ниже по тексту. В принципе реальная плотность вещества должна характеризовать и  конкретную атомную плотность. Чем плотнее атомы, тем плотнее и вещество.

 

В данном случае мы, конечно, не затрагиваем структуру вещества. Она естественно не одинакова. Но даже в естественных условиях это должно выполняться с некоторой ожидаемой закономерностью.

 Ниже приведенное распределение в корне отличается от предыдущих и теоретических и якобы опытных данных.

     Во-первых, действительная плотность вещества явно не зависит ни от количества электронов в оболочке ни от плотности их распределения.  Во-вторых,  плотность вещества определяется давлением, температурой, структурой  и более всего напрямую реальной атомной плотностью. В-третьих, плотность атомного ядра не может у всех элементов быть одинаковой, и только по логике! Опять же наличие изотопов у одного элемента просто заставляет думать об очень разной их ядерной плотности и вообще атомной плотности при приблизительной одинаковости объемов. Кстати по изотопам элементов вообще никаких, похоже, исследований и не велось в этом направлении.

Логически рассуждая, ядро атома  несет основную массу и от его плотности зависит радиус и ядра и атома в целом.  То есть существующая модель атомного ядра с почти одинаковыми нуклонами не отвечает реальности в природе. Приходится даже сомневаться в их действительном существовании внутри ядра в том виде как нам представляет это классическая ядерная физика.

Остается  сожалеть о невозможности точного определения атомной плотности в равных для них условиях, равного агрегатного состояния и  довольствоваться малым, а именно,  нормальными условиями. При этом атомные радиусы можно пересчитать исходя из имеющихся данных по плотностям веществ, а не использовать явно натянутые.  Причем сделать это достаточно просто, на что есть число Авогадро и удельная плотность, атомный вес.

Опыты по рассеянию излучения на атомных ядрах и таком получении ядерных радиусов по логике стоит считать как неправильно истолкованные из-за  других ошибочных выводов, в основном из-за неправильной постановки вопроса о все той же модели атомного ядра и атома в целом. Методики измерения плотности совершенствовались не раз, о них достаточно подробно изложено в учебниках Общей химии. Но самой четкой все таки является метод измерения от Архимеда.

 

 

Приведем графики плотности для нормальных условий.

Рис 6. Молярная расчетная плотность  см ³/моль

 

Ничего общего с теоретическими расчетами не имеет.

 

Рис 7. Реальная  ПЛОТНОСТЬ ВЕЩЕСТВА гр/см³

 

 

 

 

Замечание:  уменьшение плотности у кремния может быть обусловлено неметаллическим состоянием?  Достаточно резкий переход.

 

 

Рис 7а.  Для примера проведем расчет атомных радиусов (в ангстремах) исходя из реальной плотности.

 

Значительное отличие этого графика от представляемого теоретического может быть объяснено только попыткой подгона под таблицу Менделеева с электронной моделью.

Отметим, что у актиноидов радиусы уже меняются не одинаково с лантаноидами (перед пятым пиком на графике). На шестом пике плотность начинает уменьшаться. Логично ожидать уменьшения плотности и у более тяжелых элементов от 104 и далее.

Наблюдается тенденция роста плотности от периода к периоду и ее уменьшение к концу таблицы Менделеева  у тяжелых элементов.

 

Рассмотрим Плотность вещества, наблюдаемую на опыте  при нормальном атмосферном давлении и температуре 20 ⁰  С:

 

Расчет никакой не велся, ну, кроме   вес/объем.          

Максимумы:

 

6   13    28      45    77    93

С   Al    Ni    Rh   Ir    U     здесь может быть ошибка с определением плотности у алюминия, по идее должен быть кремний.                                                                   Заметим,  что максимальная плотность у Урана, а не у Актиния.

 

Минимумы:

 

3    11    19     37       55    88

Li  Na  K       Rb      Cs  Ra        д.б. Франций  вместо радия по логике, тут уже опять м.б. шибка измерений ,.

 

Провалы - локальные максимумы:

 

16   33   50

S     As   Sn                              по диагонали  +  д.б. еще и таллий? Не должно по идее быть вообще таких провалов.                                                                   

 

Претензии к фазовому состоянию.

 

Держите при себе таблицу Менделеева и справочники, если хотите проверить, и компьютер.

Ошибки измерения плотности элементов связаны, скорее всего, с низкой чистотой образцов и наличием изотопов в разной пропорции, или вообще неверным выбором изотопа включенного в таблицу. Вообще по всем элементам даны усредненные значения плотности, поскольку для относительно чистых отдельных изотопов (хотя бы стабильных) исследований по плотности вероятно не проводилось.

К великому сожалению нет данных почти по всем трансурановым элементам с номерами от 98 и далее. Имеется предположение о наличии по крайней мере еще одного заметного максимума,  седьмого по счету.

    Данных по большинству газов естественно нет, так как условия совершенно неравнозначны. Некоторые результаты даны для газов и в твердой или в жидкой фазе. Плотность газов не подразумевает плотность в атомном состоянии, так как даны данные для двухатомного состояния большинства из них, но для инертных газов это состояние одноатомно. А поэтому например, плотность например атома водорода должна быть выше плотности атома гелия, но молекулы меньше. Похоже, в жидком состоянии этим и объясняется меньшая температура сжижения у гелия, чем у водорода – именно меньшей плотностью. Наименьшей плотностью гелия может объяснятся явление сверхтекучести жидкого гелия, также и скачкообразное изменение его плотности.

 

Замечание 1 :

 

По - видимому, глядя на все графики,  следует считать, что редкоземельные элементы  выпадают из общего порядка (явно прослеживаемого в периодической системе). Поэтому следует предположить, если не утверждать, что они являются стабильными изотопами одного элемента. Да и химические свойства уж очень близки, особенно валентность у всех одинакова…. То же касается и  актиноидов. Таким образом, можно на место Лантана с большей уверенностью поставить нечто среднее, например, Гадолиний.

А на место Актиния – Уран.  Лантаноиды, похоже, и есть тот остров стабильности, который так упорно разыскивают теоретики. Просто лантаноидам в этой части сильно повезло. Слишком много распространено редкоземельных химических элементов на поверхности Земли по сравнению с изотопами других элементов.

Рис 8. распределение плотности элементов без лантаноидов и актиноидов

 

 

На графике явно заметна некоторая синусоидальность, а скорее всего зависимость 1/x²     да и форма графика действительна только при нормальных условиях. А что если изменить температуру и давление. Например исследовать плотность всех при 0 градусов кельвина?

 

 Замечание 2 :

 

Следует отметить, что условия определения плотности веществ не равнозначны, так как  агрегатные их состояния различны, а они зависят от давления и температуры. Поэтому сам график не отражают истинного положения дел.  Опять же это не отражает чистоты материалов в связи и с наличием больших количеств изотопов, о которых нет данных.  Подходящие условия для нормального и равноправного определения плотности это условия, при которых плотность  определяется хотя бы при одном давлении и температуре, например плавления (кристаллизации) и тщательной сепарации по изотопному (естественному) составу. К примеру, большинство элементов в нормальных условиях являются металлами. Если б возможно было для всех создать условия чтобы каждый элемент был в металлическом или хотя бы в жидком состоянии, то скорее всего распределение плотности в общем виде представляло бы близкую зависимость от 1/Х² и в общем и в периодах.

Логично, что следует ожидать при росте давления сдвиг кривой влево с увеличением плотности у менее плотных изначально веществ. И не факт, что при больших давлениях мы получим твердое, привычно кристаллическое состояние вещества. Скорее жидкое, и со свойствами как у ртути или уже нечто, на кристалл совершенно не похожее.

 

На всех графиках заметна зависимость для каждого периода нарастания плотности к середине периода и убывания к концу.

Исходя из этого, можно предположить, что распределение максимальной плотности

в каждом периоде может иметь вид следующего ряда:

 

 H   C    Si    Fe-Ni     Os-Pd      Ir-Pt     (Ku)   Е-Сх  Е-Н

                                                                    Е-Si

 

Рис 9.

Но это эмпирический график в идеале при соблюдении равных условий для всех элементов  скорее всего при большом давлении (мегабары).

На самом деле в реальных условиях плотность в среднем растет от  группы к группе, но затем падает у трансурановых элементов.

Данный график является лишь гипотезой, но нестабильность существующих элементов в конце таблицы Менделеева   наталкивает на мысль, что с ростом давления нестабильные элементы должны увеличивать свою плотность и вся система должна сжиматься подобно пружине. Вместе с тем и нестабильность должна уменьшаться. По идее должен увеличиться период полураспада, или вообще прекратиться тот или иной вид распада.

Похожий  график зависимости атомной(ядерной ) плотности от порядкового номера в таблице Менделеева приведен в Большой Советской Энциклопедии: Т.2, статья – Атом.  А также см. Статью Давление.

 

Имеем 9 уровней плотности вещества.  В середине опять великолепная семерка, если исключить два периода типа водород- гелий и эка-водород, эка-гелий.

То есть выходит, что эти уровни присутствуют практически и в любом веществе из которого состоят небесные тела типа больших планет и звезд. Разница лишь в процентном распределении по количеству тех или иных элементов  и в условиях существования. Возможно и существование других, новых элементов.

 

  Получается, что в жидком состоянии распределение планетарной плотности должно соответствовать при относительно одинаковом количестве всех элементов графику распределения атомной плотности, как и в таблице Менделеева. То есть в центре планеты плотность должна приближаться к плотности поверхности, а наивысшая плотность и основная масса должна быть в средней части – средней оболочке. Это справедливо,  для устоявшейся системы конечно, в которой всего одинаково. Следовательно, по аналогии и внутри атомных ядер такая же усредненная картина распределения  плотности их ядерных частиц, если они вообще есть, по крайней мере это плотность энергии образований составляющих ядро и его окружение. Но это уже по аналогии. А отсюда вывод, каждая система стремится в соответствии с составом занять определенный объем, то есть если учитывать и вращение, то эта система саморегулируема, как по плотности, так и по объему. Эта саморегуляция должна при превышении определенного критического значения плотности приводить к вытеснению избытков из себя либо излучением, либо просто делением.

Как это деление может происходить? Образованием  двойного ядра внутри планеты.

Причем такое образование может произойти на любом из уровней плотности. Двухядерность  предполагает постепенный в процессе вращения выброс малого ядра на внешнюю поверхность с сохранением общего центра масс. И как следствие обращение отделившегося спутника вокруг планеты родителя одной стороной.

В солнечной системе дело так и обстоит.  

А количество открытых двойных звездных образований только еще более убеждает именно в таком алгоритме.

 два неравнозначных ядра внутри планеты при ее вращении и есть такая сила

 

 Анатолий Кислицын, ссылка двойная на Грановского Юрия (популярная механика 2002 г)   других данных кроме статьи найти не удалось.

Кольская сверхглубокая скважина закрывается. 

 

Теоретически, по крайней мере, можно. надо искать больше подтверждений.

 

Еще одно обоснование приведено здесь.   Образование планет http://wselennayacm.narod.ru/   

 

Именно избыток плотности и порождает якобы спонтанное деление атомов и радиацию. Они, атомы, в свою очередь набирают энергию и следовательно критическую массу а точнее плотность извне, за счет внешнего излучения, например нейтронного. Для стабильных элементов и систем это условие равновесности процессов поглощения и излучения. для нестабильных систем это излучение в отдельные моменты времени превышает поглощаемое (накопленное) и в редких случаях ведет к радиоактивному (якобы спонтанному) распаду.

То же можно и спроецировать на звездные системы. Планеты и их спутники не собираются по частям, а скорее всего рождаются в результате деления.

 

  Попробует кто математически описать сбор некого каменного-пылевого облака в шар, и даже не облака а кольца. Можно продолжить ряд совпадений. Это постепенное возрастание плотности планет, а затем убывание в солнечной системе. Второй ряд можно составить на примере основных явно собственных спутников Юпитера и Сатурна в соответствии с расстоянием от него плотность спутников имеет ту же тенденцию.

 

Опять же все крупнейшие спутники всех планет солнечной системы имеют одно замечательное свойство: обращены одной стороной к планетам. Синхронное вращение относительно основной планеты. Такое возможно только в том случае, если малое тело при СОВМЕСТНОМ вращении медленно отделяется от большого. Возможно и до образования атмосферы, скорее всего именно так, а не иначе. Поэтому и большинства из них и атмосфер то нет. По множеству остальных спутников данные отсутствуют. За время наблюдений,  например, Луна явно удаляется от Земли.

 

Замечание 3:

 

Совпадение молярной и реальной плотности говорит о несомненном значении данного подхода.

 

Замечание 4:

 

Стоит отметить, что и графики температур плавления и кипения сильно похожи на график плотности веществ. Поэтому логично предположить, что в основном на все  свойства веществ  особое влияние оказывает именно атомная плотность. Странное выпадение углерода из этой картины говорит лишь о структуре его явно не одноатомных молекул и о том, что похоже мы не тот по свойствам, не элементарный углерод вписали в таблицу Менделеева и всевозможные таблицы свойств.

Сильно много разновидностей углерода – сверхлегкая сажа,  фуллерены С60 –С70, Алмаз С7?, Графит С6….? Карбоны.

Стоит отметить особое состояние углерода – Уголь. Это простой уголь – не сажа, не графит, не алмаз.

горит, не выделяя видимого пламени, само голубое пламя при горении углеводородов – это сгорание не углерода, а горение-окисление водорода и частичное окисление углерода до угарного газа при недостатке окислителя и углекислого газа полное. Завершение процесса образования угарного газа как раз и ознаменовывается отсутствием окрашенного пламени. То есть углерод при сгорании излучает в инфракрасном спектре и близком видимом голубом свете. Выделение сажи – это возгонка собственно углерода при недостатке кислорода и его конденсация. Заметим, что другая модификация углерода, графит, вообще не горит при малых температурах, а лишь плавится. От того и электроды для дуги делают из графита. Непонятно как, исследовав кристаллическую структуру сажи никто не взял этого во внимание.

Это к тому, что скорее всего уголь, а точнее сказать кокс и есть углерод в натуральном природном виде, но естественно с большим содержанием примесей.

Сажа – это реальный кристаллический при достаточно низкой температуре сконденсированный углерод. А ля Снег. Для углерода должна быть модификация вписывающаяся в графики. О жидкостях можно очень много наговорить интересного. К примеру, бывает жидкое состояние вещества плотнее, чем твердое. Это свойство не только воды, но и элементов: висмут, галлий, германий, бром.  Возможно при больших давлениях порядка гагапаскалей это может наблюдаться и у других элементов.

Вопрос с гелием и водородом. Для водорода обычно в справочниках приводятся данные для двухатомного молекулярного состава, а гелий одноатомный газ - атомарный. По справочникам плотность водорода меньше гелия. Но это для вещества но не атомов.

 

Можно предположить, что по этой причине атомарный гелий имеет, меньшую чем у молекулярного водорода атомную плотность, т.е.  минимальную плотность среди всех атомов и этим объясняется его сверх текучесть и похоже что он может быть не просто течет, а обтекает(легко изменяет геометрию) более плотные атомы,  а может и течет- проходит сквозь них при сверхнизкой температуре. Имея при всем при этом не равный нулю коэф. Поверхностного натяжения, поэтому и не проникает глубоко внутрь плотных веществ. И не надо никаких фононов и электронных пар. Все   газы последнего ряда обязаны своей инертностью именно уменьшением плотности в каждом периоде. И только начиная с ксенона  удается получить некоторые более менее устойчивые соединения и то только с фтором. Как насчет валентности ксенона в этих соединениях? Можно себе только представить давление, при котором при нормальной температуре гелий начнет что- то химически делать.

Соотношение плотность и электропроводность тоже о чем-то говорит, вполне серьезном, напрямую касающегося химии.

Скажем, гелий наиболее приближен по плотности к плотности среды – эфира. Если бы не было эфира, все вещество быстренько испарилось бы в абсолютный вакуум. Сила настоящего вакуума безгранична, как безгранична вселенная. Посмотрели бы на опыт Герике еще раз… с точки зрения абсолютности вакуума. Абсолют вакуума подразумевает другое полярное утверждение – абсолют вещества. А это уже логическое недоразумение.

В реальном космическом вакууме  всего то минус одна атмосфера с большой натяжкой. А сколько ни откачивай, чем больше, тем больше испарение металла самой емкости, давление то понижается.

Как и вода, любой металл с уменьшением давления и испаряться интенсивней будет, ну времени больше гораздо уйдет, внутри замкнутого объема при неизменной температуре атмосфера станет газовой “металлической”, проводимость бешено увеличится, бывший металл газом станет. Кстати, если начать откачивать такой газ можно и температуру гораздо ниже    понизить.

Например, сбросом давления получить сначала газ из щелочных или ртути и далее слоями согласно графику температуры кипения от номера.

 

 

Рис 10.а. Зависимость электропроводности от атомного номера.

 

 

 

Рис 10 б.  Сравнительные графики теплопроводности малиновый ряд,  электропроводности  синий ряд.

 

 

 

Рис 10 с.  Графики плотности и электропроводности

 

Вывод: свойства электропроводности и теплопроводности веществ имеют одинаковую природу и в первую очередь зависят от плотности атомов вещества.  Что это за природа ???   Сомнительно, что всем этим занимаются так сказать-«свободные электроны».

Стоит вообще снова рассмотреть этот вопрос, так как в данном случае не наблюдается вообще никакой связи с электронным строением атомов, принятой в стандартной модели.

 

 

Рис. 11. Сравнительно:  синий график атомного объема    красным график атомной плотности, Желтым график электропроводности. .

 

Видно, что электропроводность имеет несколько смещенные пики у атомов меньшего объема, то есть имеющих большую плотность. Смещение можно объяснить низкой чистотой проверяемых материалов и наличием в них нескольких изотопов.

Минимумы атомного объема соответствуют скачкам электропроводности, то есть и скачкам атомной плотности  

 

Рис 12. Зависимость температур кипения (фиолетовый) и плавления (голубой) от атомного номера:  желтый – электропроводность, красный плотность.

 

 

По всему видно, что и теплопроводность и электропроводность а также температуры кипения и плавления напрямую зависят от реальной плотности. Чем плотнее тем выше все эти параметры.

 

 

Рис 13. зависимость температуры плавления от номера

Рис 14. зависимость температуры кипения от номера

 

Все очевидно до безобразия. Никакой связи с электронной структурой.

Рис 15. Удельная теплоемкость от номера.

 

С ростом атомной массы удельная теплоемкость убывает. Оно и понятно, поскольку удельная теплоемкость ничего общего с энергетической емкостью не имеет.

Из энциклопедии:

ТЕПЛОЁМКОСТЬ, количество теп­лоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус (1°С или 1°К); точнее — отношение кол-ва теплоты, поглощаемой телом при бесконечно малом изменении его темп-ры, к этому изменению. Теплоемкость единицы массы вещества (г, кг) наз. удельной Теплоемкостью, 1 моля в-ва — моляр­ной (мольной) Т. Ед. Т. служат Дж/(кг•К), Дж/(моль•К), Дж/(м3•К) и внесистемная ед. кал/(моль•К).

Кол-во теплоты, поглощённой телом при изменении его состояния, зависит не только от начального и конечного состояний (в частности, от их темп-ры), но и от способа, которым был осуществ­лён процесс перехода между ними.

 

 

 Соответственно от способа нагревания тела зависит и его Теплоемкость. Совершенно неочевидная вещь, но толкование взято не спотолка. Что за способ нагревания и с чем его едят, одним академикам понятно.

Собственно если температуру считать мерой тепловой энергии вещества, то получается, что энергию мы делим на энергию и получаем численную (безразмерный коэффициент) обратную зависимость от атомного веса, что и наблюдается на графике.

Таким образом удельная теплоемкость не является по своей сути физической характеристикой вещества, а лишь математической зависимостью от АЕМ. Так уж  получается…  То есть зависит только от веса!!!!!!!!  И почему-то обратно ему пропорционально.   То есть чем больше вес, тем меньше в нем тепловой энергии??????

 

Спрашивается, а как быть с формой нагреваемого тела(если это радиатор).  Возникает закономерный вопрос о площади тела!!!!!!  Вот тут то и всплывает секретный способ нагрева.!!!!!   С какой стороны греют, какова площадь нагреваемой поверхности и какова площадь остывающей поверхности!!!!  И какова теплопроводность самих тел и среды их разделяющей!!!!!   И самый главный вопрос - скорость распространения тепла.

 

 

Рис 16. Зависимость разности температур кипения - плавления от номера

 

 

А вот разность температур имеет тенденцию к выравниванию значений по периодам.

 

Рис 17. Зависимость разницы в атомных весах

 

К сожалению, Менделеев и не подозревал о существовании изотопов. Такой разброс в разнице атомных весов говорит либо о неправильном заполнении таблицы, либо о неверности подхода. Менделеев предполагал, что эта разница будет приблизительно одинаковой при переходе от элемента к элементу. Между тем, он был несомненно прав в этом смысле. В последствии этот факт стал замалчиваться.  Хотя стабильные изотопы как раз ликвидируют этот разброс, и вес растет достаточно стройно и Менделеевский расчет в принципе верен. Надо только пошире рассмотреть вопрос,  не упираясь в валентность и все таки включить в таблицу стабильные изотопы как отдельные элементы. И наконец то начать эти изотопы исследовать именно как чистые химические элементы. Вот куда рыть стоит!!! То есть физически элементов явно больше, чем представлено в современной таблице Менделеева. Да и химически свойства изотопов на сегодня для одного элемента явно отличаются. Это видно на лантаноидах и способах их разделения. То есть валентность не является первопричиной периодичности. Первопричина в плотности и великом многообразии.

Можно было бы заключить, что принятие многих атомных весов неверен из-за наличия множества изотопов. Хотя в таблице и так куча нестыковок, элементы 18,22,28,54,84,85,86,90,93,101,103. Отрицательной разницы в атомных весах вообще не должно быть. О свойствах изотопов вообще минимум информации.

Один изотоп включается по принципу большей природной распространенности, а другой по принципу стабильности. Некоторые изотопы вообще почему, непонятно. Распространенность на поверхности земли не есть решающий критерий!!!

А опыты Томсона на первом масспектрометре  ещен аверное стоило бы посерьезней проанализировать.

Океан стабильности у лантаноидов.  Это  изотопы!  Одного  или нескольких элементов. Очень хорошо даже исследованы, в отличие от других распространенных. Убрать из таблицы и ее вид сразу приобретает упорядоченность и видны закономерности. Единственно несколько удивляет – на лантаноидах и актиноидах большой групповой разрыв  в атомных весах элементов.

Есть и второй способ, но он напрочь убивает видимую периодичность таблицы, это включение в нее всех открытых изотопов как стабильных, так и нестабильных. Пример лантаноидов и актиноидов говорит о возможности более тонкого различения химических свойств, близко друг другу стоящих элементов даже у изотопов. В связи с этим возникает проблема правильности определения самой валентности по  периодам. А есть ли эта валентность вообще или надо еще более точно исследовать этот вопрос с точки зрения плотности.

 

Замечание 5.

 

Похоже удельная плотность элемента косвенно отвечает за магнитные свойства при нормальных условиях железо -7.8   кобальт,никель 8.8 в этом диапазоне и несколько элементов из лантаноидов:  тербий, диспрозий, гольмий, самарий, плотность урана та же. То есть близость и спектров вполне вероятна.

 

кобальтжелезоникельдиспрозий

 

 

гольмийуран   самарий

 

борнеодималюминий

 

 

Приводим спектры для газообразного состояния и видим поразительные почти совпадения! Близость очевидна. Особенно кобальт-самарий. И именно в ультрафиолетовой области.

По-видимому, если проводить спектральный анализ тонких пленок этих элементов с облучением от дуги в нормальных условиях, можно получить более точные совпадения.  А можно тоже самое провести и смонохромом от лазера да на разных частотах.

Уже сама близость спектров говорит о качестве излучения, действие которого воспринимается как магнитное – это ультрафиолет и видимый свет в первом приближении.

Но есть и исключение, это совпадение спектральных линий в области 350 нм  у бария и кобальта при большой разнице в плотностях. Таким образом, возможно использования такого сплава барий-кобальт-самарий-железо-уран

 

К материаловедению.

 

Изменение плотности происходит не только от нагрева и давления. Правда, исследования в этой области практически не ведутся.

Это зависимость плотности от внешних облучающих воздействий, электрического и магнитного. А также воздействия излучений УФ  и  рентгеновского диапазонов. Сегодня известны явления магнитострикции и электрострикции, но проверки на предмет изменения объема, а не только линейного  размера не было.

 

К химии.

 

Из графиков видно, что наибольшую окислительную химическую активность имеют элементы близкие к минимуму плотности, с большим радиусом. Это может быть связано с большой площадью поверхности взаимодействующих атомов. Вопрос отдельный для рассмотрения.

 

К астрофизике.

 

Следуя выше приведенному, можно заключить, что плотность любой звезды и планеты не является одинаковой. Конкретно все сводится к плотности вещества и атомной плотности. Как правило, внешняя оболочка состоит из наиболее легких элементов и составляет атмосферу. Далее следует  слой более плотный – кора. Затем жидкая часть. Для звезд  кора из-за высоких температур отсутствует. С учетом вращения распределение элементов различно. Благодаря вращению и турбулентностям на поверхность выносятся и тяжелые элементы.

Гравитация обеспечивает вполне определенное распределение элементов и веществ внутри планетного или звездного образования.

Чем плотнее и тяжелее элемент или  вещество, тем ближе к золотой середине.

Здесь уместно добавить, что вещество при очень большом давлении и температуре является очень плотным состоянием  скорее всего не имеющей привычной упорядоченной структуры. С одной стороны кристаллическая решетка не выдержит такого давления. С другой стороны и жидкое состояние вещества мало вероятно. Скорее всего это будет симбиоз двух состояний в непривычной для нас форме, когда межатомные расстояния настолько малы что атомы почти соединяются друг с другом и в тоже время имеют большую свободу перемещения.

И даже не на примере воды и висмута. Просто вещество под большим давлением и большой температуре просто не может иметь  общепринятой кристаллической структуры. Она явно иная… Кристаллическая структура  энергетически невыгодна и конструктивно ненадежна. Поэтому и распределение элементов внутри планеты должно подчиняться  тому же закону что и распределение плотности в таблице элементов. То есть в середине слой элементов наиболее плотных, ядро из элементов наименее плотных, это касается и коры. Гравитация обеспечивается в основном именно средней оболочкой. И никаких металлических водородных или железных ядер…

Таким образом, исходя из данных предпосылок земля должна состоять по крайней мере из 6-7  явно различных по плотности оболочек чисто теоретически.

В наиболее плотных средних оболочках должна сильно увеличиваться  скорость распространения звука и в общем несколько падать к центру.

И не панацея для науки о земле скорость распространения звука, по которой оценивается плотность оболочек земли.   Звук преломляется и отражается на границе с разной плотностью. Одно это заставляет задуматься о верности всех существующих предположений о строении планеты.

Хочется отметить, что для большинства изотопов не получено сколько-нибудь достаточного количества вещества. То есть, не определена экспериментально их плотность.

 

Плотность и температура.

 

 

При постоянном увеличении давлении растет и плотность и естественно температура. То есть если рассматривать землю в этом плане, то исходя  из теории термодинамики, температура должна к центру земли  изменяться пропорционально колебанию плотности. А давление должно меняться точно также. Наличие земной коры на поверхности расплавленной лавы может говорить о ее меньшей плотности по сравнению с магмой. Раз вулканическая деятельность происходит, значит, на границе коры и расплава существует некий баланс температуры и давления, нарушаемый только в местах разломов.

 

 

К ядерной физике.

 

А стоит ли искать дальше океан стабильности и новые сверхтяжелые элементы. Они нужны лишь при достаточно большом времени жизни и приемлемых количествах. А уж косвенно открытые элементы вообще практического значения не имеют. Если смысл тратить деньги? Стоило бы заняться получением относительно стабильных элементов и разрабатывать технологии  их производства в приемлемых количествах и их химию, физические свойства.

 

Заключение.

 

Данная статья не является обобщением всего и вся, здесь не рассматриваются  проблемы связи плотности с внутренней энергией атомов вещества зависящей от электрической ее составляющей. Не рассматривается и внутренняя тепловая энергия. Не затрагиваются процессы излучения. Подход несомненно пока статичен. И все это в комплексе требует более тщательного рассмотрения.

 

Фатьянов А.В.  25.09.2008  Спб.  последняя правка

Fatyalink@mail.ru

Литература:

Большая Советская энциклопедия.

Энциклопедия физики под ред. Прохорова, М.БРЭ, 1992г.

Эмсли Дж.  Элементы.  Пер. с англ. -  Мир, 1993 г.

Стеняшин Александр Николаевич    А ЦЕЛЬНАЯ ЛИ ЗЕМЛЯ ?   ntpo.com

www.ioffe.spb.ru

http://jetpletters.ac.ru/ps/188/article_3202.pdf

Приложение.

таблица свойств элементов и распределения плотностей атомов     высылается файлом  электронной почты по предварительному запросу

 

 

В начало на лист изменений