lead_lash (lead_lash) wrote in science_freaks,
lead_lash
lead_lash
science_freaks

Забавно?

Только, если что, это, видимо, вполне себе милая девушка, не какой-нубидь мошеник, так что не стоит её обижать.
пост: http://lutikromashkino.livejournal.com/3228.html
 

Чому атом існує
 

Відповідь на задачку про атом водню. Отже, перше, на що звернув увагу пан [info]wumon , це те, що закон Кулона діє тільки для точкових зарядів (себто для тіл без розмірів). Електрон і протон в атомі точками точно не є, отже для них закон Кулона у вигляді –1/r2 записати не можна. Чому, власне? Ну, акурат тому, що заряди одного знаку відштовхуються, а протилежного — притягуються. У ґравітації все навпаки: маса не має знаку, і всі об’єкти різної маси притягуються. Саме тому ґравітація тримає Землю докупи і саме тому закон тяжіння Ньютона діє не тільки для точкових об’єктів.

Якщо залишатися в межах класичної фізики, то розв’язок можна представити так:

1. Електрон є об’єктом певної форми, який складається з нескінченої кількості точок негативного заряду таких, що сума цих зарядів дорівнює –1. Так само, зрештою, і протон, тільки заряд +1.
2. Заряд у електроні розподілений нерівномірно, в деяких місцях може бути, наприклад, –0.1, а в деяких — –0.0001.
3. Електрон не лежить на ядрі за рахунок того, що деякі його точки відштовхуються одна від одної, і це компенсує притягання до протона. При цьому кожна точка електрона взаємодіє з іншими точками та з точками протона строго за законом Кулона. Як це може бути? Ну якщо електрон має форму сфери, яка «огортає» протон, знаходячись від нього на певній відстані, то тоді протилежні точки сфери будуть відштовхуватись одна від одної, що компенсуватиме їх притягання до протона.

З хімії ви знаєте, що така сфера називається атомною орбіталлю і для атому водню ця орбіталь (s-орбіталь) має форму сфери. Отже, короткий висновок: Кулон — не лох.

Якщо ми згадаємо наші знання квантової механіки, то тут картина не зміниться, а зміниться її інтерпретація. У квантовій фізиці оперують величиною, яка називається густиною ймовірності знаходження точкового електрона з зарядом –1 у тій чи іншій точці, але при цьому знаходитись він буде не будь-де, а в межах тієї ж сфери-орбіталі, і акурат виходить, що ймовірність знаходження електрона на ядрі дуже близька до нуля, себто він там буває, але дуууже рідко. Цей факт випливає з розв’язку рівняння Шрьодінґера для електрона в кулонівському знову ж таки потенціалі, і хвильова функція його знову ж таки має для атома водню вигляд сфери.

Айнштайну от ймовірнісна ця інтерпретація не подобалася, і чесно кажучи, не подобається вона і мені, тому що я не розумію, як це. Мені простіше уявити собі електрон як заряджену хмару різної густини, а квадрат хвильової функції — це акурат розподіл заряду електрона у просторі. Біля ядра цей заряд майже нульовий, себто там електрона яко хмари нема.

Тут хтось намагався порівняти рух електрона в атомі з Землею і Сонцем. Ця модель працювала би, якби не такий собі закон електромагнітної індукції Фарадея, згідно з яким, електрон, що рухається, має генерувати магнітне поле (електромагнітні хвилі), себто випромінювати носії цих хвиль — фотони, себто втрачати енергію. І впасти на ядро. У нашій системі цього не відбувається, бо ніякої кінетичної енергії в електрона нема, хмара попросту собі «висить» над атомом.

Тримаючи в пам’яті таку просту моделі електрона-хмари, легко пояснити собі і хімічний зв’язок як місце, де електронні хмари двох атомів накладаються одна на одну, при цьому хмара стає не сферичною, а яйцеподібною, «витягуючись» за рахунок притягання від іншого атома.

Тут я ще планував гарні малюночки зробити, але вже не маю часу і сили. Сподіваюсь, цей пост вам допоміг.
 

Tags: гуманитарии, забавное, недоучки
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 39 comments