Потапов ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ АТОМОВ Ответственные редакторы: заслуженный деятель науки и техники, д. х. н., профессор Ф. К. Шмидт, член-корр. <...> Предложен новый подход к исследованию внутриатомного строения, основанный на фундаментальном явлении поляризации атомов. <...> Дается обоснование диполь-оболочечной модели, являющейся развитием оболочечной модели атома Бора. <...> Диполь-оболочечная модель атома принята для построения теории электронного строения вещества, в том числе в приложении к теоретическому обеспечению нанотехнологии. <...> Сегодняшнее понимание внутриатомного строения так или иначе связано с периодичностью элементов в таблице Д. И. Менделеева и одной из наиболее конструктивных моделей атома, восходящей к пионерским работам Э. Резерфорда <...> Согласно теории Бора последовательное увеличение заряда ядра сопровождается соответствующим увеличением числа электронов, образующих электронные оболочки атома. <...> С этой целью предложена диполь-оболочечная модель, методологическим основанием которой выступает теорема Гаусса. <...> Исходной для анализа величиной выступает 6 ПРЕДИСЛОВИЕ поляризуемость атома; она имеет статус атомной константы и в этой связи несет первую информацию о внутриатомном строении. <...> Исследования диполь-оболочечной модели выполняется на основе последовательного выявления характера связи между макро- и микроскопическими величинами логической цепи: свойства атома (поляризуемость) → геометрические размеры атома → энергетическое состояние атома (его энергия связи и потенциал ионизации) → составляющие вклады внутриатомной энергии (электрон-электронные и электрон-ядерные) → модель электронной конфигурации внешней оболочки атома → модель атома в целом. <...> Их относительное положение строго задано и непрерывно поддерживается в результате баланса сил кулоновского притяжения и отталкивания. <...> Деформируемость атома предполагает связь поляризуемости с его геометрическими размерами <...>
Электронное_строение_атомов.pdf
УДК 539.18:54
ББК 22.36
П 64
Рецензенты:
доктор физико-математических наук Ю. В. Аграфонов,
доктор физико-математических наук Ю. А. Марков,
доктор физико-математических наук Г. А. Рудых.
Потапов А. А.
Электронное строение атомов. — М.–Ижевск: Институт компьютерных
исследований, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2009. — 264 с.
В монографии рассмотрено состояние исследований в области электронного
строения атомов. Предложен новый подход к исследованию внутриатомного
строения, основанный на фундаментальном явлении поляризации атомов. Дается
обоснование диполь-оболочечной модели, являющейся развитием оболочечной
модели атома Бора. На основании данной модели предлагается объяснение периодичности
атомов в таблице Д. И. Менделеева. Диполь-оболочечная модель
атома принята для построения теории электронного строения вещества, в том
числе в приложении к теоретическому обеспечению нанотехнологии.
Книга рассчитана на специалистов, занимающихся исследованиями электронного
строения атомов и вещества в целом.
Табл.: 15. Ил.: 28. Библиогр.: 184 назв.
ISBN 978-5-93972-751-8
© А. А. Потапов, 2009
© НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2009
http://shop.rcd.ru
http://ics.org.ru
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ГЛАВА I
СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРОННОГО
СТРОЕНИЯ АТОМОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1. Становление атомистики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Модели атома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1. Доквантовые модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
11
15
16
1.2.2. Боровская модель атома водорода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.2.3. Боровская оболочечная модель атома . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Квантовая теория атома водорода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.4. Квантовая теория многоэлектронных атомов . . . . . . . . . . . . .
1.5. Состояние и проблемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
54
63
ГЛАВА II
АНАЛИЗ ДАННЫХ,
ПРЕДСТАВЛЯЮЩИХ СВОЙСТВА И СОСТОЯНИЕ
АТОМОВ И ИОНОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. «Радиусы» атомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Потенциалы ионизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1. Потенциалы ионизации атомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.2. Одноэлектронные (водородоподобные) системы . . . . . . .
1.2.4. Квантовая модель атома водорода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.2.5. Квантовая модель многоэлектронных атомов . . . . . . . . . . .
1.2.6. Постквантовые модели атомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
26
5
7
84
84
88
88
94
2.2.3. Двухэлектронные (гелийподобные) системы . . . . . . . . . . . . 107
2.2.4. Атомы и катионы благородных газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
2.3. Сродство к электрону и электроотрицательность . . . . . . . . . . . 122
Стр.3
4
ОГЛАВЛЕНИЕ
2.4. Оптические и рентгеновские спектры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
2.4.1. Оптические спектры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
2.4.2. Рентгеновские спектры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
ГЛАВА III
ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
ВНУТРИАТОМНОГО СТРОЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
133
3.1. Исходные положения и концепция метода . . . . . . . . . . . . . . . 133
3.2. Обзор известных уравнений связи поляризуемости атома
с радиусом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.3. Поляризационный радиус и связь его с поляризуемостью . . . 138
3.4. Связь радиуса атома с энергией связи электрона.
Электронная конфигурация атомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
ГЛАВА IV
ОБОЛОЧЕЧНОЕ СТРОЕНИЕ АТОМА
И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА . . . . . . . . . . . . 173
4.1. Диполь-оболочечная модель атома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
4.2. Теория электронного строения атома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
4.3. Периодическая система элементов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
4.4. Атом как основа теории электронного строения вещества
и нанотехнологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
4.4.1. Основы построения электронной теории вещества . . . . . . 219
4.4.2. Основы теоретического обеспечения механосинтеза . . . . . 238
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
252
Стр.4