Второй, косвенный способ получить ответ на этот вопрос, если вы знаете, сколько электронов, как правило, окружают ядро. Так как это число совпадает с числом протонов Вы можете перейти как указано выше.
А теперь давайте-ка внимательно посмотрим на таблицу изотопов химических элементов. Возьмем, к примеру, такую последовательную выборку: кислород, фтор, неон, натрий, магний, алюминий, кремний. У кислорода три стабильных изотопа – 16, 17, 18 у. е., у фтора – один (19 у. е.), у неона – 20, 21, 22 у. е., у натрия – один (23 у. е.), у магния – 24, 25, 26 у. е., у алюминия – один (27 у. е.), у кремния – 28, 29, 30 у. е. И так далее. Я даже не заикаюсь на счет того, что есть еще масса нестабильных изотопов практически у любого химического элемента. Ну как можно точно и определенно сказать на основании таблицы элементов точную зарядовую характеристику ядра и количество электронов?
На счет экспериментов Мозли, которые якобы однозначно связывали номер элемента в периодической системе с его зарядовой характеристикой, я останавливаться не буду. Зависимость более или менее достоверно определяет факт увеличения зарядовой характеристики с ростом номера химического элемента. Но прямого измерения величины заряда этот эксперимент никогда не позволит сделать. Зато на экспериментах Чедвика стоит остановиться подробней. Приведу выборку из истории экспериментов.
«Резерфорд предложил в 1920 г. идею, что ядра могут содержать электрически нейтральные частицы, которые позднее он назвал нейтронами, образованные соединением электрона и протона. Противоположная точка зрения состояла в том, что атомы содержат электроны как вне, так и внутри ядра и что отрицательный заряд ядерных электронов просто нейтрализует часть заряда протонов. Тогда протоны ядра давали бы полный вклад в общую массу атома, а их суммарный заряд был бы как раз такой, чтобы нейтрализовать заряд окружающих ядро электронов. Хотя к предположению Резерфорда о том, что существует нейтральная частица, отнеслись с уважением, но все же не было экспериментального подтверждения этой идеи.
… В 1930 г. немецкие физики Вальтер Боте и Ханс Беккер обнаружили, что при бомбардировке некоторых легких элементов альфа-частицами возникает излучение, обладающее особой проникающей силой, которое они приняли за гамма-лучи…
…Ч. также подтвердил гипотезу Резерфорда, что масса нейтрона должна быть равна массе протона, анализируя обмен энергией между нейтронами и протонами, выбитыми из вещества, как если бы речь шла о соударении бильярдных шаров. Энергообмен особенно эффективен, поскольку их массы почти одинаковы. Он также проанализировал треки атомов азота, подвергшихся соударению с нейтронами, в конденсационной камере – приборе, изобретенном Ч.Т.Р. Вильсоном. Пар в конденсационной камере конденсируется вдоль наэлектризованной дорожки, которую оставляет ионизирующая частица при взаимодействии с молекулами пара. Дорожка видна, хотя сама частица и невидима. Поскольку нейтрон не оказывает непосредственно ионизирующего воздействия, его след не виден. Ч. пришлось устанавливать свойства нейтрона по треку, оставляемому после соударения с атомом азота. Оказалось, что масса нейтрона на 1,1% превышает массу протона.
Эксперименты и расчеты, проделанные другими физиками, подтвердили выводы Ч., и существование нейтрона было быстро признано. Вскоре после этого Вернер Гейзенберг показал, что нейтрон не может быть смесью протона и электрона, а представляет собой незаряженную ядерную частицу – третью субатомную, или элементарную, частицу из тех, что были открыты. Предложенное Ч. доказательство существования нейтрона в 1932 г. в корне изменило картину атома и проложило путь для дальнейших открытий в физике.»
Итак, что же имеем реально? Косвенно была открыта нейтральная частица с массой, почти равной массе протона. Давайте рассуждать объективно. Вы можете гарантированно что-то сказать о скорости частицы, которую непосредственно регистрировать нельзя? Не можете. А есть разница между случаями, когда по ядру атома азота бъет медленная частица и быстрая? Разумеется есть. Тогда как же отличить вклад более тяжелой, но менее подвижной нейтральной частицы от менее тяжелой, но более быстрой?
Ну, допустим, мы все же достаточно точно определили массу нейтрона. Поскольку масса вполне конкретно связана с энергией, то где гарантия, что отличия по массе в составной системе из двух частиц не обусловлены энергиями составляющих в момент образования системы?
Решающую роль в «узаконивании» «стабильной частицы» под названием нейтрон сыграл именно Гейзенберг с его «долбаной» (я извиняюсь) матричной механикой. Поскольку в ней одно из «царственных мест» занял мифический спин элементарной частицы, то именно он и позволил «показать», что нейтрон не может состоять из протона и электрона. Да и вообще – непозволительно электрону «обитать» внутри ядра.
Я еще могу понять, что если бы была четкая методика, позволяющая полностью «очистить» любой атом от всех его электронов, которые якобы вращаются на некотором расстоянии от ядра, и получить максимально ионизированный ионы любого химического элемента. «Очистили» от одного, затем двух, затем трех электронов и далее «чистим», «чистим» до тех пор, пока уже ничего «счистить» нельзя. И вот тогда бы можно было гарантированно говорить о реальной зарядовой характеристике элемента. Так ведь нет такой методики! Следовательно т. н. «зарядовое число» атома – чистейшей воды теоретическая придумка.
По большому счету, если полностью абстрагироваться от мифической архитектуры атома и поставить под сомнение способы описания внутриатомных объектов, то мы не можем отбросить вариант, что основным содержимым атома может быть нейтральная совокупность протонов и электронов в таком количестве, которое определяет (по крайней мере – в первом приближении) массу данного атома. Чем в таком случае отличается один изотоп химического элемента от другого его изотопа? С одной стороны - количеством пар протон-электрон. Но этого, естественно, мало. Ведь пара паре рознь. Наименее энергичная пара будет иметь наибольший объем, наиболее энергичная – наименьший. Если центры масс таких пар объеденины с центром масс атома, то его архитектура будет полностью состоять из концентрических сфер, размеры которых линейно зависят от энергии пар. Заметьте, не нужно никаких шариков, сложно и хитро перемещающихся друг относительно друга. Это лишние допущения. Пока атом свободно движется и ни с чем не взаимодействует – ему и не нужно иметь иную форму. А вот когда начал взаимодействие (пусть даже кратковременное динамическое) – вот тут и форма может измениться, а потом динамически зафиксироваться. И не нужно парить мозги с каким-то электрическим взаимодействием внутри атома! Вы представляете, как могут притянуться друг к другу два электрона? Какая гиганская сила отталкивания получается при тесном сближении двух отрицательных частиц! И никакая масса тут ни при чем. От нее сила взаимодействия никак не меняется. Но классикам так сильно захотелось, что бы они слипались, что не было никаких сил отказаться!
А ведь как вариант можно проанализировать нейтральную систему электрон-протон с определенной энергетической характеристикой и с определенным условным радиусом взаимодействия. Что это за взаимодействие? Предложу (чисто для примера) такой вариант: специфическое чисто упругое взаимодействие. В чем специфика? А в том, что пока вы не превысите определенный порог в энергии движения при сталкивании с этой условной оболочкой – будет небольшое возмущение, кратковременный зарядовый разбаланс и отталкивание налетающего компонента (будь то частица или атомная система). Но если превысили – «оболочка» пробъется и потеряв часть энергии компонент летит дальше. Куда он полетит? До следующей, более энергичной оболочки. Ее пробить уже трудней. Зато после упругого «отскока» налетающей системе надо будет снова столкнуться с внешней оболочкой (уже изнутри). Но часть энергии-то уже потеряна! Вот и произошел «зацеп» одной системы за другую (налетающую за ту, на которую налетаешь). Если «пихнуть» далее сцепленную пару, то при определенной энергии «пихания» она так оттолкнется от внутренней оболочки, что энергии хватит для того, что бы пробить внешнюю оболочку. И атомные системы вновь разойдуться. Если «пихнуть» сильней – можно «пробить» две оболочки. Тогда «зацеп» произойдет куда сильней.
При постоянных тепловых «пиханиях» атомных систем будут постоянные колебательные разбалансы нейтрального электрического заряда. Пока они хаотичны – никакого зарядового движения вы не обнаружите. Зато если приложить внешний электрический потенциал – вот тут и начнется упорядоченное движение зарядового разбаланса. И появися то, что принято условно называть электрическим током.
Небыло особой надобности забивать какие-то постулаты о внутренних движения составных частей атома внутри его архитектуры перед тем, как проводить эксперименты по выяснению тех или иных его энергетических характеристик. Перед вами «черный ящик» (кибернетический термин). Вы действуйте на него определеным образом и получаете тот или иной «отклик». Вот и выясняйте полную картину этих «откликов» и ищите чисто математические закономерности. Ну зачем фантазировать на счет каких-то там внутренних «вращений» и движений внутри того, куда принципиально проникнуть нельзя? Попавши в ловушку каких-то изначальных предположений и получив мифическое подтверждение – дальше все начинает запутываться все сложнее и сложнее. Один миф приходится подтверждать другим мифом. На очередной экспериментальный факт приходится придумывать целую кучу других мифических придумок. Наконец, на каком-то этапе, из этого заколдованного круга вообще выбраться невозможно. Ведь столько диссертаций защищено, столько денег израсходовано…
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
