Какие частицы называют протонами нейтронами. Ст.3 Атомное строение веществ

Что такое нейтрон? Каковы его структура, свойства и функции? Нейтроны - это самые большие из частиц, составляющих атомы, являющиеся строительными блоками всей материи.

Структура атома

Нейтроны находятся в ядре - плотной области атома, также заполненной протонами (положительно заряженными частицами). Эти два элемента удерживаются вместе при помощи силы, называем ядерной. Нейтроны имеют нейтральный заряд. Положительный заряд протона сопоставляется с отрицательным зарядом электрона для создания нейтрального атома. Несмотря на то что нейтроны в ядре не влияют на заряд атома, они все же обладают многими свойствами, которые влияют на атом, включая уровень радиоактивности.

Нейтроны, изотопы и радиоактивность

Частица, которая находится в ядре атома - нейтрон на 0,2% больше протона. Вместе они составляют 99,99% всей массы одного и того же элемента могут иметь различное количество нейтронов. Когда ученые ссылаются на атомную массу, они имеют в виду среднюю атомную массу. Например, углерод обычно имеет 6 нейтронов и 6 протонов с атомной массой 12, но иногда он встречается с атомной массой 13 (6 протонов и 7 нейтронов). Углерод с атомным номером 14 также существует, но встречается редко. Итак, атомная масса для углерода усредняется до 12,011.

Когда атомы имеют различное количество нейтронов, их называют изотопами. Ученые нашли способы добавления этих частиц в ядро ​​для создания больших изотопов. Теперь добавление нейтронов не влияет на заряд атома, так как они не имеют заряда. Однако они увеличивают радиоактивность атома. Это может привести к очень неустойчивым атомам, которые могут разряжать высокие уровни энергии.

Что такое ядро?

В химии ядро ​​является положительно заряженным центром атома, который состоит из протонов и нейтронов. Слово «ядро» происходит от латинского nucleus, которое является формой слова, означающего "орех" или "ядро". Этот термин был придуман в 1844 году Майклом Фарадеем для описания центра атома. Науки, участвующие в исследовании ядра, изучении его состава и характеристик, называются ядерной физикой и ядерной химией.

Протоны и нейтроны удерживаются сильной ядерной силой. Электроны притягиваются к ядру, но двигаются так быстро, что их вращение осуществляется на некотором расстоянии от центра атома. Заряд ядра со знаком плюс исходит от протонов, а что такое нейтрон? Это частица, которая не имеет электрического заряда. Почти весь вес атома содержится в ядре, так как протоны и нейтроны имеют гораздо большую массу, чем электроны. Число протонов в атомном ядре определяет его идентичность как элемента. Число нейтронов означает, какой изотоп элемента является атомом.

Размер атомного ядра

Ядро намного меньше общего диаметра атома, потому что электроны могут быть отдалены от центра. Атом водорода в 145 000 раз больше своего ядра, а атом урана в 23 000 раз больше своего центра. Ядро водорода является наименьшим, потому что оно состоит из одиночного протона.

Расположение протонов и нейтронов в ядре

Протон и нейтроны обычно изображаются как уплотненные вместе и равномерно распределенные по сферам. Однако это упрощение фактической структуры. Каждый нуклон (протон или нейтрон) может занимать определенный уровень энергии и диапазон местоположений. В то время как ядро ​​может быть сферическим, оно может быть также грушевидным, шаровидным или дисковидным.

Ядра протонов и нейтронов представляют собой барионы, состоящие из наименьших называемых кварками. Сила притяжения имеет очень короткий диапазон, поэтому протоны и нейтроны должны быть очень близки друг к другу, чтобы быть связанными. Это сильное притяжение преодолевает естественное отталкивание заряженных протонов.

Протон, нейтрон и электрон

Мощным толчком в развитии такой науки, как ядерная физика, стало открытие нейтрона (1932 год). Благодарить за это следует английского физика который был учеником Резерфорда. Что такое нейтрон? Это нестабильная частица, которая в свободном состоянии всего за 15 минут способна распадаться на протон, электрон и нейтрино, так называемую безмассовую нейтральную частицу.

Частица получила свое название из-за того, что она не имеет электрического заряда, она нейтральна. Нейтроны являются чрезвычайно плотными. В изолированном состоянии один нейтрон будет иметь массу всего 1,67·10 - 27 , а если взять чайную ложку плотно упакованную нейтронами, то получившийся кусок материи будет весить миллионы тонн.

Количество протонов в ядре элемента называется атомным номером. Это число дает каждому элементу свою уникальную идентичность. В атомах некоторых элементов, например углерода, число протонов в ядрах всегда одинаково, но количество нейтронов может различаться. Атом данного элемента с определенным количеством нейтронов в ядре называется изотопом.

Опасны ли одиночные нейтроны?

Что такое нейтрон? Это частица, которая наряду с протоном входит в Однако иногда они могут существовать сами по себе. Когда нейтроны находятся вне ядер атомов, они приобретают потенциально опасные свойства. Когда они двигаются с высокой скоростью, они производят смертельную радиацию. Так называемые нейтронные бомбы, известные своей способностью убивать людей и животных, при этом оказывают минимальное влияние на неживые физические структуры.

Нейтроны являются очень важной частью атома. Высокая плотность этих частиц в сочетании с их скоростью придает им чрезвычайную разрушительную силу и энергию. Как следствие, они могут изменить или даже разорвать на части ядра атомов, которые поражают. Хотя нейтрон имеет чистый нейтральный электрический заряд, он состоит из заряженных компонентов, которые отменяют друг друга относительно заряда.

Нейтрон в атоме - это крошечная частица. Как и протоны, они слишком малы, чтобы увидеть их даже с помощью электронного микроскопа, но они там есть, потому что это единственный способ, объясняющий поведение атомов. Нейтроны очень важны для обеспечения стабильности атома, однако за пределами его атомного центра они не могут существовать долго и распадаются в среднем всего лишь за 885 секунд (около 15 минут).

Глава первая. СВОЙСТВА СТАБИЛЬНЫХ ЯДЕР

Выше уже было сказано, что ядро состоит из протонов и нейтронов, связанных ядерными силами. Если измерять массу ядра в атомных единицах массы, то она должна быть близка к массе протона, умноженной на целое число называемое массовым числом. Если заряд ядра а массовое число то это означает, что в состав ядра входит протонов и нейтронов. (Число нейтронов в составе ядра обозначается обычно через

Эти свойства ядра отражены в символических обозначениях, которые будут использованы в дальнейшем в виде

где X - название элемента, атому которого принадлежит ядро (например, ядра: гелия - , кислорода - , железа - урана

К числу основных характеристик стабильных ядер можно отнести: заряд, массу, радиус, механический и магнитный моменты, спектр возбужденных состояний, четность и квадрупольный момент. Радиоактивные (нестабильные) ядра дополнительно характеризуются временем жизни, типом радиоактивных превращений, энергией испускаемых частиц и рядом других специальных свойств, о которых будет сказано далее.

Прежде всего рассмотрим свойства элементарных частиц, из которых состоит ядро: протона и нейтрона.

§ 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОТОНА И НЕЙТРОНА

Масса. В единицах массы электрона: масса протона масса нейтрона .

В атомных единицах массы: масса протона масса нейтрона

В энергетических единицах масса покоя протона масса покоя нейтрона

Электрический заряд. q - параметр, характеризующий взаимодействие частицы с электрическим полем, выражается в единицах заряда электрона где

Все элементарные частицы несут количество электричества, равное либо 0, либо Заряд протона Заряд нейтрона равен нулю.

Спин. Спины протона и нейтрона равны Обе частицы являются фермионами и подчиняются статистике Ферми-Дирака, а следовательно, и принципу Паули.

Магнитный момент. Если подставить в формулу (10), определяющую магнитный момент электрона вместо массы электрона массу протона, получим

Величина называется ядерным магнитоном. Можно было предположить по аналогии с электроном, что спиновый магнитный момент протона равен Однако опыт показал, что собственный магнитный момент протона больше ядерного магнетона: по современным данным

Кроме того, оказалось, что незаряженная частица - нейтрон - также имеет магнитный момент, отличный от нуля и равный

Наличие магнитного момента у нейтрона и столь большое значение магнитного момента у протона противоречат предположениям о точечности этих частиц. Ряд экспериментальных данных, полученных в последние годы, свидетельствует о том, что и протон и нейтрон обладают сложной неоднородной структурой. В центре нейтрона при этом находится положительный заряд, а на периферии равный ему по величине распределенный в объеме частицы отрицательный заряд. Но поскольку магнитный момент определяется не только величиной обтекающего тока, но и охватываемой им площадью, то создаваемые ими магнитные моменты не будут равны. Поэтому нейтрон может обладать магнитным моментом, оставаясь в целом нейтральным.

Взаимные превращения нуклонов. Масса нейтрона больше массы протона на 0,14%, или на 2,5 массы электрона,

В свободном состоянии нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино: Среднее время жизни его близко к 17 мин.

Протон - частица стабильная. Однако внутри ядра он может превращаться в нейтрон; при этом реакция идет по схеме

Разница в массах частиц, стоящих слева и справа, компенсируется за счет энергии, сообщаемой протону другими нуклонами ядра.

Протон и нейтрон имеют одинаковые спины, почти одинаковые массы и могут превращаться друг в друга. В дальнейшем будет показано, что и ядерные силы, действующие между этими частицами попарно, тоже одинаковы. Поэтому их называют общим наименованием - нуклон и говорят, что нуклон может находиться в двух состояниях: протон и нейтрон, отличающихся своим отношением к электромагнитному полю.

Нейтроны и протоны взаимодействуют благодаря существованию ядерных сил, имеющих неэлектрическую природу. Своим происхождением ядерные силы обязаны обмену мезонами. Если изобразить зависимость потенциальной энергии взаимодействия протона и нейтрона малых энергий от расстояния между ними то приближенно она будет иметь вид графика, представленного на рис. 5, а, т. е. имеет форму потенциальной ямы.

Рис. 5. Зависимость потенциальной энергии взаимодействия от расстояния между нуклонами: а - для пар нейтрон - нейтрон или нейтрон - протон; б - для пары протон - протон

Весь материальный мир, по данным современной физики, построен из трех элементарных частиц: протона, нейтрона и электрона. Кроме того, согласно данным науки, во вселенной существуют и другие «элементарные» частицы материи, одних названий которых явно больше нормы. При этом, функция этих других «элементарных частиц» в существовании и эволюции мироздания непонятна.

Рассмотрим иную интерпретацию элементарных частиц:

Существует только одна элементарная частица материи – протон. Все остальные «элементарные частицы», включая нейтрон и электрон, являются только производными от протона, и им в эволюции вселенной отводится весьма скромная роль. Рассмотрим, как образуются такие «элементарные частицы».

Строение элементарной частицы материи мы подробно рассмотрели в статье « «. Коротко об элементарной частице:

• Элементарная частица материи имеет форму вытянутой, в пространстве, нити.
• Элементарная частица способна к растяжению. В процессе растяжения плотность материи внутри элементарной частицы падает.
• Участок элементарной частицы, где плотность материи падает в два раза, мы назвали квантом материи .
• В процессе движения, элементарная частица непрерывно поглощает (сворачивает, ) энергию.
• Точка поглощения энергии(точка аннигиляции ) находится на острие вектора движения элементарной частицы.
• Точнее: на острие активного кванта материи.
• Поглощая энергию, элементарная частица непрерывно наращивает скорость своего поступательного движения.
• Элементарная частица материи представляет собой диполь. В котором силы притяжения сосредоточены в передней части (по ходу движения) частицы, а силы отталкивания — в задней части.

Свойство элементарной в пространстве теоретически означает возможность уменьшения плотности материи до нулевой отметки. А это, в свою очередь, означает возможность ее механического разрыва: место разрыва элементарной частицы материи можно представить как ее участок с нулевой плотностью материи.

В процессе аннигиляции (поглощения энергии) элементарная частица, сворачивая энергию, непрерывно увеличивает скорость своего поступательного движения в пространстве.

Эволюция галактики, в конце концов, приводит элементарные частицы материи к моменту, когда они становятся способны оказать разрывающее воздействие друг на друга. Элементарные частицы могут встретиться не на параллельных курсах, когда одна частица подходит к другой медленно и плавно, как корабль к причалу. Они могут встретиться в пространстве и на встречных траекториях. Тогда жесткое столкновение и, как следствие – разрыв элементарной частицы – почти неизбежно. Они могут попасть под очень мощную волну возмущения энергии, что также ведет к разрыву.

Что же могут представлять собой «обломки», образовавшиеся в результате разрыва элементарной частицы материи?

Рассмотрим случай, когда в результате стороннего воздействия, из элементарных частиц материи – атом дейтерия — распалась на протон и нейтрон.

Разрыв парной структуры происходит не в месте их соединения — . Разрывается одна из двух элементарных частиц парной структуры.

Протон и нейтрон отличаются друг от друга своим строением.

• Протон – это чуть укороченная (после разрыва) элементарная частица,
• нейтрон – структура, состоящая из одной полноценной элементарной частицы и «обрубка» — передней, легкой оконечности первой частицы.

Полноценная элементарная частица имеет полный набор — «N» квантов материи в своем составе. Протон имеет «N-n» квантов материи. Нейтрон же имеет «N+n» квантов.

Поведение протона ясно. Даже лишившись оконечных квантов материи, он продолжает активно энергию: плотность материи его нового оконечного кванта всегда соответствует условиям аннигиляции. Этот новый оконечный квант материи становится новой точкой аннигиляции. В общем, протон ведет себя, как положено. Свойства протонов хорошо описаны в любом учебнике физики. Только он станет чуть легче своего «полноценного» собрата – полноценной элементарной частицы материи.

Иначе ведет себя нейтрон. Рассмотрим сначала строение нейтрона. Именно его строение объясняет его «странности».

По сути, нейтрон состоит из двух частей. Первая часть – это полноценная элементарная частица материи с точкой аннигиляции в своей передней оконечности. Вторая часть – сильно укороченный, легкий «обрубок» первой элементарной частицы, оставшийся после разрыва двойной структуры, и также обладающий точкой аннигиляции. Эти две части соединены между собой точками аннигиляции. Таким образом, нейтрон имеет двойную точку аннигиляции.

Логика мышления подсказывает, что эти две разновесные части нейрона будут вести себя по-разному. Если первая часть, представляющая собой полновесную элементарную частицу, будет, как положено, аннигилировать свободную энергию и постепенно разгоняться в пространстве вселенной, то вторая, легковесная часть, начинает аннигилировать свободную энергию более высокими темпами.

Движение элементарной частицы материи в пространстве осуществляется благодаря : диффузирующая энергия тащит частицу, попавшую в ее потоки. Понятно, что чем менее массивна частица материи, тем легче потокам энергии тащить за собой эту частицу, тем выше скорость этой частицы. Понятно, что чем большее количество энергии одномоментно сворачивает активный квант, тем мощнее потоки диффузирующей энергии, тем легче этим потокам тащить за собой частицу. Получаем зависимость: Скорость поступательного движения частицы материи в пространстве пропорциональна массе материи ее активного кванта и обратно пропорциональна общей массе частицы материи :

Вторая, легковесная часть нейтрона имеет массу, многократно меньшую массы полновесной элементарной частицы материи. Но массы их активных квантов равны. То есть: они аннигилируют энергию одинаковыми темпами. Получаем: скорость поступательного движения второй части нейтрона будет стремиться быстро нарастать, и она начинает быстрее аннигилировать энергию. (Чтобы не вносить путаницу, будем называть вторую, легковесную, часть нейтрона электроном).

рисунок нейтрона

Резко повышающееся количество одномоментно аннигилируемой энергии электроном, пока он находится в составе нейтрона, ведет к инертности нейтрона. Электрон начинает аннигилировать больше энергии, чем его «сосед» — полноценная элементарная частица. Оторваться от общей точки аннигиляции нейтрона он пока не может: мешают мощные силы притяжения. В результате, электрон начинает «съедать» позади общей точки аннигиляции.

Одновременно, электрон начинает смещение относительно своего напарника и его сгущение свободной энергии попадает в зону действия точки аннигиляции своего соседа. Который немедленно начинает «съедать» это сгущение. Такое переключение электрона и полноценной частицы на «внутренние» ресурсы – сгущение свободной энергии позади точки аннигиляции – ведет к стремительному падению сил притяжения и отталкивания нейтрона.

Отрыв электрона от общей структуры нейтрона происходит в момент, когда смещение электрона относительно полновесной элементарной частицы станет достаточно большим, сила, стремящаяся разорвать путы притяжения двух точек аннигиляции, начинает превышать силу притяжения этих точек аннигиляции, и вторая, легкая часть нейтрона (электрон) быстро улетает прочь.

В результате, нейтрон распадается на две единицы: полноценную элементарную частицу — протон и легкую, укороченную часть элементарной частицы материи — электрон.

Согласно современным данным, структура одиночного нейтрона существует около пятнадцати минут. Далее он самопроизвольно распадается на протон и электрон. Эти пятнадцать минут – есть время смещения электрона относительно общей точки аннигиляции нейтрона и его борьбы за свою «свободу».

Подведем некоторые итоги:

• ПРОТОН – это полноценная элементарная частица материи, с одной точкой аннигиляции, либо тяжелая часть элементарной частицы материи, оставшаяся после отрыва от нее легких квантов.
• НЕЙТРОН — это двойная структура, имеющая две точки аннигиляции, и состоящая из элементарной частицы материи, и легкой, передней части другой элементарной частицы материи.
• ЭЛЕКТРОН – передняя часть элементарной частицы материи, имеющая одну точку аннигиляции, состоящая из легких квантов, образовавшаяся в результате разрыва элементарной частицы материи.
• Признаваемая наукой структура «протон — нейтрон» — есть АТОМ ДЕЙТЕРИЯ –структура из двух элементарных частиц, имеющая двойную точку аннигиляции.

Электрон не является самостоятельной элементарной частицей, вращающейся вокруг ядра атома.

Электрона, каким считает его наука, нет в составе атома.

И ядра атома, как такового, не существует в природе, как не существует и нейтрона в виде самостоятельной элементарной частицы материи.

И электрон, и нейтрон представляют собой производные от парной структуры из двух элементарных частиц, после ее разрыва на две неравные части в результате стороннего воздействия. В составе атома любого химического элемента протон и нейтрон представляют собой стандартную парную структуру — две полновесные элементарные частицы материи – два протона, объединенных точками аннигиляции .

В современной физике существует незыблемое положение, что протон и электрон имеют равные, но противоположные электрические заряды. Якобы в результате взаимодействия этих противоположных зарядов они притягиваются друг к другу. Довольно логичное объяснение. Оно верно отражает механизм явления, но совершенно неверно – его суть.

Элементарные частицы не имеют ни положительного, ни отрицательного «электрических» зарядов, как не существует особой формы материи в виде «электрического поля». Такое «электричество» — есть выдумка человека, вызванная его неспособностью объяснить существующее положение вещей.

«Электрическое» и электрона друг к другу на самом деле создается потоками энергии, направленными к их точкам аннигиляции, в результате их поступательного движения в пространстве вселенной. Когда они попадают в зону действия сил притяжения друг друга. Это действительно выглядит как взаимодействие равных по величине, но противоположных электрических зарядов.

«одноименных электрических зарядов», например: двух протонов или двух электронов также имеет другое объяснение. Отталкивание происходит, когда одна из частиц попадает в зону действия сил отталкивания другой частицы – то есть в зону сгущения энергии позади ее точки аннигиляции. Это мы рассмотрели в предыдущей статье.

Взаимодействие «протон – антипротон», «электрон – позитрон» также имеет другое объяснение. Под таким взаимодействием мы понимаем взаимодействие дух протонов или электронов, когда они движутся на встречных курсах. В этом случае, благодаря их взаимодействию только притяжением (отталкивания нет, поскольку зона отталкивания каждой из них находится позади них), происходит их жесткий контакт. В результате, вместо двух протонов (электронов) получаем совершенно другие «элементарные частицы», которые на самом деле являются производными от жесткого взаимодействия этих двух протонов (электронов).

Атомное строение веществ. Модель атома

Рассмотрим строение атома.

Нейтрона и электрона – как элементарных частиц материи — не существует. Это мы рассмотрели выше. Соответственно: не существует и никакого ядра атома и его электронной оболочки. Эта ошибка является мощным препятствием на пути дальнейшего исследования структуры материи.

Единственной элементарной частицей материи является только протон. Атом любого химического элемента состоит из парных структур из двух элементарных частиц материи (за исключением изотопов, где к парной структуре добавляются еще элементарные частицы).

Для наших дальнейших рассуждений необходимо рассмотреть понятие общей точки аннигиляции.

Элементарные частицы материи взаимодействуют между собой точками аннигиляции. Это взаимодействие ведет к образованию материальных структур: атомов, молекул, физических тел… Которые имеют общую точку аннигиляции атома, общую точку аннигиляции молекулы…

ОБЩАЯ ТОЧКА АННИГИЛЯЦИИ – есть объединение двух единичных точек аннигиляции элементарных частиц материи в общую точку аннигиляции парной структуры, или общих точек аннигиляции парных структур в общую точку аннигиляции атома химического элемента, или общих точек аннигиляции атомов химических элементов – в общую точку аннигиляции молекулы .

Главное здесь, что объединение из частиц материи выступает притяжением и отталкиванием как единый цельный объект. В конце концов, даже любое физическое тело можно представить как общую точку аннигиляции этого физического тела: это тело притягивает к себе другие физические тела как единый, цельный физический объект, как единая точка аннигиляции. В этом случае мы получаем гравитационные явления – притяжение между физическими телами.

В фазе цикла развития галактики, когда силы притяжения становятся достаточно большим, начинается объединение атомов дейтерия в структуры других атомов. Атомы химических элементов образуются последовательно, по мере повышения скорости поступательного движения элементарных частиц материи (читай: повышения скорости поступательного движения галактики в пространстве вселенной) путем присоединения к атому дейтерия новых парных структур из элементарных частиц материи.

Объединение происходит последовательно: в каждом новом атоме появляется по одной новой парной структуре из элементарных частиц материи (реже – по одиночной элементарной частице). Что дает нам объединение атомов дейтерия в структуру других атомов:

1. Появляется общая точка аннигиляции атома. Это означает, что взаимодействовать притяжением и отталкиванием со всеми остальными атомами и элементарными частицами наш атом будет как единая цельная структура.
2. Появляется пространство атома, внутри которого плотность свободной энергии будет многократно превышать плотность свободной энергии вне его пространства. Очень высокая плотность энергии позади единичной точки аннигиляции внутри пространства атома просто не будет успевать сильно падать: слишком малы расстояния между элементарными частицами. Средняя плотность свободной энергии во внутриатомном пространстве многократно превышает значение константы плотности свободной энергии пространства вселенной.

В построении атомов химических элементов, молекул химических веществ, физических тел, проявляется важнейший закон взаимодействия материальных частиц и тел:

Сила внутриядерных, химических, электрических, гравитационных связей зависит от расстояний между точками аннигиляции внутри атома, между общими точками аннигиляции атомов внутри молекул, между общими точками аннигиляции молекул внутри физических тел, между физическими телами. Чем меньше расстояние между общими точками аннигиляции, тем более мощные силы притяжения действуют между ними .

Понятно, что:

• Под внутриядерными связями мы имеем ввиду взаимодействия между элементарными частицами и между парными структурами внутри атомов.
• Под химическими связями мы имеем ввиду взаимодействия между атомами в структуре молекул.
• Под электрическими связями мы понимаем взаимодействия между молекулами в составе физических тел, жидкостей, газов.
• Под гравитационными связями мы имеем ввиду взаимодействия между физическими телами.

Образование второго химического элемента — атома гелия — происходит, когда галактика разгоняется в пространстве до достаточно высокой скорости.Когда силы притяжения двух атомов дейтерия достигнет большой величины, они сближаются на расстояния, позволяющие им соединиться в счетверенную структуру атома гелия.

Дальнейшее повышение скорости поступательного движения галактики ведет к образованию атомов последующих (согласно таблице Менделеева) химических элементов. При этом: генезису атомов каждого химического элемента соответствует своя, строго определенная скорость поступательного движения галактики в пространстве вселенной. Назовем ее стандартной скоростью образования атома химического элемента .

Атом гелия – второй после водорода атом, образовавшийся в галактике. Затем, по мере повышения скорости поступательного движения галактики, к атому гелия прорывается следующий атом дейтерия. Это означает, что скорость поступательного движения галактики достигла стандартной скорости образования атома лития. Затем она достигнет стандартной скорости образования атома бериллия, углерода…, и так далее, согласно таблице Менделеева.

модель атома

На приведенной схеме мы можем видеть, что:

1. Каждый период в составе атома представляет собой кольцо из парных структур.
2. Центр атома всегда занимает счетверенная структура атома гелия.
3. Все парные структуры одного периода расположены строго в одной плоскости.
4. Расстояния между периодами намного больше, чем расстояния между парными структурами внутри одного периода.

Разумеется, это весьма упрощенная схема, и она не отражает всех реальностей построения атомов. Например: каждая новая парная структура, присоединяясь к атому, смещает и остальные парные структуры того периода, к которому присоединяется.

Получаем принцип построения периода в виде кольца вокруг геометрического центра атома:

• структура периода строится в одной плоскости. Этому способствует общий вектор поступательного движения всех элементарных частиц галактики.
• парные структуры одного периода строятся вокруг геометрического центра атома на равном расстоянии.
• атом, вокруг которого строится новый период, ведет себя к этому новому периоду как единая целостная система.

Вот и получаем важнейшую закономерность построения атомов химических элементов:

ЗАКОНОМЕРНОСТЬ СТРОГО ОПРЕДЕЛЕННОГО КОЛИЧЕСТВА ПАРНЫХ СТРУКТУР: одновременно, на определенном расстоянии от геометрического центра общей точки аннигиляции атома может находиться только определенное количество парных структур из элементарных частиц материи.

То есть: во втором, третьем периодах таблицы Менделеева – по восемь элементов, в четвертом, пятом — по восемнадцать, в шестом, седьмом – по тридцать два. Увеличивающийся диаметр атома позволяет увеличиваться количеству парных структур в каждом последующем периоде.

Понятно, что эта закономерность определяет принцип периодичности построения атомов химических элементов, открытого еще Д.И. Менделеевым.

Каждый период внутри атома химического элемента ведет себя по отношению к нему как единая целостная система. Это определяется скачками расстояний между периодами: намного большими, чем расстояния между парными структурами внутри периода.

Атом с неполным периодом проявляет химическую активность в соответствии выше названной закономерности. Поскольку существует дисбаланс сил притяжения и отталкивания атома в пользу сил притяжения. Но с присоединением последней парной структуры дисбаланс исчезает, новый период приобретает форму правильного круга — становится единой, целостной, завершенной системой. А мы получаем атом инертного газа.

Важнейшей закономерностью построения структуры атома является: атом имеет плоско — каскадную структуру . Что-то наподобие люстры.

• парные структуры одного периода должны располагаться в одной плоскости, перпендикулярной вектору поступательного движения атома.
• в то же время периоды в атоме должны располагаться каскадом.

Это объясняет, почему во втором и третьем периодах (также как и в четвертом – пятом, шестом — седьмом) одинаковое количество парных структур (смотри рисунок ниже). Такая структура атома есть следствие распределения сил притяжения и отталкивания элементарной частицы: силы притяжения действуют в передней (по ходу движения) полусфере частицы, силы отталкивания – в задней полусфере .

В противном случае, сгущения свободной энергии позади точек аннигиляции одних парных структур попадают в зону притяжения точек аннигиляции других парных структур, и атом неминуемо развалится.

Ниже мы видим схематичное объемное изображения атома аргона

модель атома аргона

На нижеприведенном рисунке мы можем видеть «разрез», вид «сбоку» -двух периодов атома — второго и третьего:

Именно так должны быть отриентированы, относительно центра атома, парные структуры в периодах с равным количеством парных структур (второй — третий, четвертый — пятый, шастой — седьмой).

Количество энергии в сгущении позади точки аннигиляции элементарной частицы непрерывно растет. Это становится понятным из формулы:

E 1 ~m(C+W)/2

Е 2 ~m(C–W)/2

ΔE= Е 1 –Е 2 = m(C+W)/2 — m(C–W)/2

ΔE~W×m

где:

Е 1 – количество свободной энергии, сворачиваемой (поглощаемой) точкой аннигиляции с передней полусферы движения.

Е 2 — количество свободной энергии сворачиваемой (поглощаемой) точкой аннигиляции с задней полусферы движения.

ΔЕ – разница между количеством свободной энергии сворачиваемой (поглощаемой) с передней и задней полусфер движения элементарной частицы.

W – скорость движения элементарной частицы.

Здесь мы видим непрерывный рост массы сгущения энергии позади точки аннигиляции движущейся частицы, по мере повышения скорости ее поступательного движения.

В структуре атома это проявится в том, что плотность энергии позади структуры каждого последующего атома будет расти в геометрической прогрессии. Точки аннигиляции своей силой притяжения «железной хваткой» держат друг друга. В то же время, растущая сила отталкивания будет все больше отклонять друг от друга парные структуры атома. Вот и получаем плоско – каскадное построение атома.

Атом, по форме, должен напоминать форму чаши, где «дном» является структура атома гелия. А «краями» чаши является последний период. Места «изгибов чаши»: второй – третий, четвертый – пятый, шестой – седьмой периоды. Эти «изгибы» и позволяют образовывать разные периоды с равным количество парных структур

модель атома гелия

Именно плоско — каскадная структура атома и кольцевое расположение парных структур в нем, определяют периодичность и рядность построения периодической системы химических элементов Менделеева, периодичность проявления схожих химических свойств атомов одного ряда периодической таблицы.

Плоско — каскадная структура атома дает появление единого пространства атома с высокой плотностью свободной энергии.

• Все парные структуры атома ориентированы в направлении центра атома (вернее: в направлении точки, находящейся на геометрической оси атома, по направлению движения атома).
• Все индивидуальные точки аннигиляции располагаются по кольцам периодов внутри атома.
• Все индивидуальные сгущения свободной энергии расположены позади их точек аннигиляции.

Результат: единое сгущение свободной энергии высокой плотности, границы которого являются границами атома. Эти границы, как мы понимаем, есть границы действия сил, известных в науке как силы Юкавы.

Плоско-каскадная структура атома дает перераспределение зон сил притяжения и отталкивания определенным образом. Перераспределение зон сил притяжения и отталкивания мы наблюдаем уже у парной структуры:

Зона действия сил отталкивания парной структуры увеличивается за счет зоны действия сил ее притяжения (по сравнению с одиночными элементарными частицами). Зона действия сил притяжения соответственно уменьшается. (Уменьшается зона действия силы притяжения, но никак не сама сила). Плоско – каскадная структура атома дает нам еще большее увеличение зоны действия сил отталкивания атома.

• С каждым новым периодом, зона действия сил отталкивания стремится к форме полного шара.
• Зона действия сил притяжения будет представлять собой все более уменьшающийся в диаметре конус

В построении нового периода атома прослеживается еще одна закономерность: все парные структуры одного периода расположены строго симметрично относительно геометрического центра атома, независимо от количества парных структур в периоде .

Каждая новая парная структура, присоединяясь, меняет расположение всех остальных парных структур периода так, что расстояния между ними в периоде всегда равны друг другу. Эти расстояния уменьшаются с присоединением следующей парной структуры. Неполный внешний период атома химического элемента делает его химически активным.

Расстояния между периодами, намного большие, чем расстояния между парными частицами внутри периода, делают периоды относительно независимыми друг от друга.

Каждый период атома относится ко всем другим периодам и ко всему атому как независимая цельная структура.

Это определяет, что химическая активность атома почти на 100% определяется только последним периодом атома. Полностью заполненный последний период дает нам максимально заполненную зону сил отталкивания атома. Химическая активность атома почти нулевая. Атом, как мячик, отталкивает от себя другие атомы. Мы здесь видим газ. И не просто газ, а инертный газ.

Присоединение первой парной структуры нового периода меняет эту идиллическую картину. Распределение зон действия сил отталкивания и притяжения меняется в пользу сил притяжения. Атом становится химически активным. Это атом щелочного металла.

С присоединением каждой следующей парной структуры меняется баланс зон распределения сил притяжения и отталкивания атома: зона сил отталкивания усиливается, зона сил притяжения уменьшается. И каждый следующий атом становится чуть менее металлом и чуть более – неметаллом.

Плоско – каскадная форма атомов, перераспределение зон действия сил притяжения и отталкивания дает нам следующее: Атом химического элемента, встречаясь с другим атомом даже на встречных курсах, в обязательном порядке попадает в зону действия сил отталкивания этого атома. И не разрушается сам и не разрушает этот другой атом.

Все это приводит нас к замечательному результату: атомы химических элементов, вступая в соединения друг с другом, образуют объемные структуры молекул. В противовес плоско – каскадной структуре атомов . Молекула — есть устойчивая объемная структура из атомов.

Рассмотрим потоки энергии внутри атомов и молекул.

Прежде всего отметим, что элементарная частица будет поглощать энергию циклами. То есть: в первую половину цикла элементарная частица поглощает энергию из ближайшего пространства. Здесь образуется пустота – пространство без свободной энергии.

Во вторую половину цикла: энергии из более дальнего окружения немедленно станет заполнять образовавшуюся пустоту. То есть – в пространстве возникнут потоки энергии, направленные к точке аннигиляции. Частица получает положительный импульс поступательного движения. А связанная энергия внутри частицы начнет перераспределять свою плотность.

Что нам здесь интересно.

Поскольку цикл аннигиляции делится на две фазы: фазу поглощения энергии и фазу движения энергии (заполнение пустоты), то средняя скорость потоков энергии в районе точки аннигиляции уменьшится, грубо говоря – в два раза.

И, что чрезвычайно важно:

В построении атомов, молекул, физических тел проявляется очень важная закономерность: устойчивость всех материальных структур, как то: парных структур – атомов дейтерия, отдельных периодов вокруг атомов, атомов, молекул, физических тел обеспечивается строгой упорядоченностью процессов их аннигиляции .

Рассмотрим это.

1. Потоки энергии, создаваемые парной структурой. В парной структуре элементарные частицы аннигилируют энергию синхронно. В противном случае, элементарные частицы «съедали» бы сгущение энергии позади точки аннигиляции друг друга. Получаем четкие волновые характеристики парной структуры. Кроме того, напоминаем, что благодаря цикличности процессов аннигиляции, средняя скорость потоков энергии здесь падает в два раза.
2. Потоки энергии внутри атома. Принцип тот же: все парные структуры одного периода должны аннигилировать энергию синхронно – синхронными циклами. Точно также: процессы аннигиляции внутри атома должны быть синхронизированы между периодами. Любая асинхронность ведет к разрушению атома. Здесь синхронность может чуть меняться. Можно предположить, что периоды в атоме аннигилируют энергию последовательно, друг за другом, волной.
3. Потоки энергии внутри молекулы, физического тела. Расстояния между атомами в структуре молекулы многократно превышают расстояния между периодами внутри атома. Кроме того, молекула имеет объемную структуру. Точно также, как и любое физическое тело имеет объемную структуру. Понятно, что синхронность процессов аннигиляции здесь должна быть последовательная. Направленная от периферии к центру, или наоборот: от центра — к периферии — считайте как угодно.

Принцип синхронности дает нам ещё две закономерностьи:

• Скорость потоков энергии внутри атомов, молекул, физических тел значительно меньше константы скорости движения энергии в пространстве вселенной. Эта закономерность поможет нам понять (в статье №7) процессы электричества.
• Чем большую структуру мы видим (последовательно: элементарная частица, атом, молекула, физическое тело), тем большую длину волны в ее волновых характеристиках мы будем наблюдать. Это касается и физических тел: чем большеймассой обладает физическое тело, тем большей длиной волны оно обладает.

Поговорим о том, как найти протоны, нейтроны и электроны. В атоме существует три вида элементарных частиц, причем у каждой есть свой элементарный заряд, масса.

Строение ядра

Для того чтобы понять, как найти протоны, нейтроны и электроны, представим Оно является основной частью атома. Внутри ядра располагаются протоны и нейтроны, именуемые нуклонами. Внутри ядра эти частицы могут переходить друг в друга.

Например, чтобы найти протоны, нейтроны и электроны в необходимо знать его порядковый номер. Если учесть, что именно этот элемент возглавляет периодическую систему, то в его ядре содержится один протон.

Диаметр атомного ядра составляет десятитысячную долю всего размера атома. В нем сосредоточена основная масса всего атома. По массе ядро превышает в тысячи раз сумму всех электронов, имеющихся в атоме.

Характеристика частиц

Рассмотрим, как найти протоны, нейтроны и электроны в атоме, и узнаем об их особенностях. Протон - это которая соответствует ядру атома водорода. Его масса превышает электрон в 1836 раз. Для определения единицы электричества, проходящего через проводник с заданным поперечным сечением, используют электрический заряд.

У каждого атома в ядре располагается определенное количество протонов. Оно является постоянной величиной, характеризует химические и физические свойства данного элемента.

Как найти протоны, нейтроны и электроны в атоме углерода? Порядковый номер данного химического элемента 6, следовательно, в ядре содержится шесть протонов. Согласно планетарной вокруг ядра по орбитам движется шесть электронов. Для определения количество нейтронов из значения углерода (12) вычитаем количество протонов (6), получаем шесть нейтронов.

Для атома железа число протонов соответствует 26, то есть этот элемент имеет 26-й порядковый номер в таблице Менделеева.

Нейтрон является электрически нейтральной частицей, нестабильной в свободном состоянии. Нейтрон способен самопроизвольно превращаться в положительно заряженный протон, испуская при этом антинейтрино и электрон. Средний период его полураспада составляет 12 минут. Массовое число - это суммарное значение количества протонов и нейтронов внутри ядра атома. Попробуем выяснить, как найти протоны, нейтроны и электроны в ионе? Если атом во время химического взаимодействия с другим элементом приобретает положительную степень окисления, то число протонов и нейтронов в нем не изменяется, меньше становится только электронов.

Заключение

Существовало несколько теорий, касающихся строения атома, но ни одна из них не была жизнеспособной. До версии, созданной Резерфордом, не было детального пояснения о расположении внутри ядра протонов и нейтронов, а также о вращении по круговым орбитам электронов. После появления теории планетарного строения атома у исследователей появилась возможность не только определять количество элементарных частиц в атоме, но и предсказывать физические и химические свойства конкретного химического элемента.

Протон -- стабильная частица из класса адронов, ядро атома водорода.

Трудно сказать, какое событие следует считать открытием протона: ведь как ион водорода он был известен уже давно. В открытии протона сыграли роль и создание Э. Резерфордом планетарной модели атома (1911), и открытие изотопов (Ф. Содди, Дж. Томсон, Ф. Астон, 1906--1919), и наблюдение ядер водорода, выбитых альфа-частицами из ядер азота (Э. Резерфорд, 1919). В 1925 г. П. Блэкетт получил в камере Вильсона (см. Детекторы ядерных излучений) первые фотографии следов протона, подтвердив открытие искусственного превращения элементов. В этих опытах?-частица захватывалась ядром азота, которое испускало протон и превращалось в изотоп кислорода.

Вместе с нейтронами протоны образуют атомные ядра всех химических элементов, причем число протонов в ядре определяет атомный номер данного элемента. Протон имеет положительный электрический заряд, равный элементарному заряду, т. е. абсолютной величине заряда электрона. Это проверено на эксперименте с точностью до 10-21. Масса протона mp = (938,2796 ± 0,0027)МэВ или ~ 1,6-10-24 г, т. е. протон в 1836 раз тяжелее электрона! С современной точки зрения протон не является истинно элементарной частицей: он состоит из двух u-кварков с электрическими зарядами +2/3 (в единицах элементарного заряда) и одного d-кварка с электрическим зарядом -1/3. Кварки связаны между собой обменом другими гипотетическими частицами -- глюонами, квантами поля, переносящего сильные взаимодействия. Данные экспериментов, в которых рассматривались процессы рассеяния электронов на протонах, действительно свидетельствуют о наличии внутри протонов точечных рассеивающих центров. Эти опыты в определенном смысле очень похожи на опыты Резерфорда, приведшие к открытию атомного ядра. Будучи составной частицей, протон имеет конечные размеры ~ 10-13 см, хотя, разумеется, его нельзя представлять как твердый шарик. Скорее, протон напоминает облако с размытой границей, состоящее из рождающихся и аннигилирующих виртуальных частиц.Протон, как и все адроны, участвует в каждом из фундаментальных взаимодействий. Так. сильные взаимодействия связывают протоны и нейтроны в ядрах, электромагнитные взаимодействия -- протоны и электроны в атомах. Примерами слабых взаимодействий могут служить бета-распад нейтрона или внутриядерное превращение протона в нейтрон с испусканием позитрона и нейтрино (для свободного протона такой процесс невозможен в силу закона сохранения и превращения энергии, так как нейтрон имеет несколько большую массу). Спин протона равен 1/2. Адроны с полуцелым спином называются барионами (от греческого слова, означающего «тяжелый»). К барионам относятся протон, нейтрон, различные гипероны (?, ?, ?, ?) и ряд частиц с новыми квантовыми числами, большинство из которых еще не открыто. Для характеристики барионов введено особое число -- барионный заряд, равный 1 для барионов, - 1 -- для антибарионов и О -- для всех прочих частиц. Барионный заряд не является источником барионного поля, он введен лишь для описания закономерностей, наблюдавшихся в реакциях с частицами. Эти закономерности выражаются в виде закона сохранения барионного заряда: разность между числом барионов и антибарионов в системе сохраняется в любых реакциях. Сохранение барионного заряда делает невозможным распад протона, ибо он легчайший из барионов. Этот закон носит эмпирический характер и, безусловно, должен быть проверен на эксперименте. Точность закона сохранения барионного заряда характеризуется стабильностью протона, экспериментальная оценка для времени жизни которого дает значение не меньше 1032 лет.

В то же время в теориях, объединяющих все виды фундаментальных взаимодействий, предсказываются процессы, приводящие к нарушению барионного заряда и к распаду протона. Время жизни протона в таких теориях указывается не очень точно: примерно 1032±2 лет. Это время огромно, оно во много раз больше времени существования Вселенной (~ 2*1010 лет). Поэтому протон практически стабилен, что сделало возможным образование химических элементов и в конечном итоге появление разумной жизни. Однако поиски распада протона представляют сейчас одну из важнейших задач экспериментальной физики. При времени жизни протона ~ 1032 лет в объеме воды в 100 м3 (1 м3 содержит ~ 1030 протонов) следует ожидать распада одного протона в год. Остается всего лишь зарегистрировать этот распад. Открытие распада протона станет важным шагом к правильному пониманию единства сил природы.

Нейтрон -- нейтральная частица, относящаяся к классу адронов. Открыт в 1932 г. английским физиком Дж. Чедвиком. Вместе с протонами нейтроны входят в состав атомных ядер. Электрический заряд нейтрона qn равен нулю. Это подтверждается прямыми измерениями заряда по отклонению пучка нейтронов в сильных электрических полях, показавшими, что |qn| <10-20e (здесь е -- элементарный электрический заряд, т. е. абсолютная величина заряда электрона). Косвенные данные дают оценку |qn|< 2?10-22 е. Спин нейтрона равен 1/2. Как адрон с полуцелым спином, он относится к группе барионов. У каждого бариона есть античастица; антинейтрон был открыт в 1956 г. в опытах по рассеянию антипротонов на ядрах. Антинейтрон отличается от нейтрона знаком барионного заряда; у нейтрона, как и у протона, барионный заряд равен +1.Как и протон и прочие адроны, нейтрон не является истинно элементарной частицей: он состоит из одного u-кварка с электрическим зарядом +2/3 и двух d-кварков с зарядом - 1/3, связанных между собой глюонным полем.

Нейтроны устойчивы лишь в составе стабильных атомных ядер. Свободный нейтрон -- нестабильная частица, распадающаяся на протон (р), электрон (е-) и электронное антинейтрино. Время жизни нейтрона составляет (917 ?14) с, т. е. около 15 мин. В веществе в свободном виде нейтроны существуют еще меньше вследствие сильного поглощения их ядрами. Поэтому они возникают в природе или получаются в лаборатории только в результате ядерных реакций.

По энергетическому балансу различных ядерных реакций определена величина разности масс нейтрона и протона: mn-mp(1,29344 ±0,00007) МэВ. Из сопоставления ее с массой протона получим массу нейтрона: mn = 939,5731 ± 0,0027 МэВ; это соответствует mn ~ 1,6-10-24.Нейтрон участвует во всех видах фундаментальных взаимодействий. Сильные взаимодействия связывают нейтроны и протоны в атомных ядрах. Пример слабого взаимодействия -- бета-распад нейтрона.

Участвует ли эта нейтральная частица в электромагнитных взаимодействиях? Нейтрон обладает внутренней структурой, и в нем при общей нейтральности существуют электрические токи, приводящие, в частности, к появлению у нейтрона магнитного момента. Иными словами, в магнитном поле нейтрон ведет себя подобно стрелке компаса. Это лишь один из примеров его электромагнитного взаимодействия. Большой интерес приобрели поиски дипольного электрического момента нейтрона, для которого была получена верхняя граница. Здесь самые эффективные опыты удалось поставить ученым Ленинградского института ядерной физики АН СССР; поиски дипольного момента нейтронов важны для понимания механизмов нарушения инвариантности относительно обращения времени в микропроцессах.

Гравитационные взаимодействия нейтронов наблюдались непосредственно по их падению в поле тяготения Земли.

Сейчас принята условная классификация нейтронов по их кинетической энергии:

медленные нейтроны (<105эВ, есть много их разновидностей),

быстрые нейтроны (105?108эВ), высокоэнергичные (> 108эВ).

Весьма интересными свойствами обладают очень медленные нейтроны(10-7эВ), которые получили название ультрахолодных. Оказалось, что ультрахолодные нейтроны можно накапливать в «магнитных ловушках» и даже ориентировать там их спины в определенном направлении. С помощью магнитных полей специальной конфигурации ультрахолодные нейтроны изолируются от поглощающих стенок и могут «жить» в ловушке, пока не распадутся. Это позволяет проводить многие тонкие эксперименты по изучению свойств нейтронов. Другой метод хранения ультрахолодных нейтронов основан на их волновых свойствах. Такие нейтроны можно просто хранить в замкнутой «банке». Эта идея была высказана советским физиком Я. Б. Зельдовичем в конце 1950-х гг., и первые результаты были получены в Дубне в институте ядерных исследований спустя почти десятилетие.

Недавно ученым удалось построить сосуд, в котором ультрахолодные нейтроны живут до своего естественного распада.

Свободные нейтроны способны активно взаимодействовать с атомными ядрами, вызывая ядерные реакции. В результате взаимодействия медленных нейтронов с веществом можно наблюдать резонансные эффекты, дифракционное рассеяние в кристаллах и т. п. Благодаря этим своим особенностям нейтроны широко используются в ядерной физике и физике твердого тела. Они играют важную роль в ядерной энергетике, в производстве трансурановых элементов и радиоактивных изотопов, находят практическое применение в химическом анализе и в геологической разведке.