Однако сначала вспомним, что электронные оболочки располагаются на трёх взаимно перпендикулярных друг к другу плоскостях (одна горизонтальная и две вертикальных X и Y, см. Таблицу 1).
Здесь на горизонтальной плоскости расположены на разных уровнях 7 электронных оболочек (К), каждая из которых имеет первую гармонику (1s) с двумя электронами.
Всего на горизонтальной плоскости расположено: 2*7 = 14 электронов.
Далее на вертикальной плоскости (Х) расположены на разных уровнях:
- 3 электронные оболочки (Lх), каждая из которых имеет третью гармонику (3р) с шестью электронами;
- 2 электронные оболочки (Мх), каждая из которых имеет пятую гармонику (5d) с десятью электронами;
- 1 электронная оболочка (Nх), имеющая седьмую гармонику (7f) с четырнадцатью электронами.
Всего на вертикальной плоскости (Х) расположено: 6*3+10*2+14 = 52 электрона.
Такое же количество электронов с аналогичным распределением по оболочкам Ly, My и Ny расположено на вертикальной плоскости (Y).
Всего последний элемент в таблице Менделеева имеет 14+52+52 = 118 электронов. Подробнее строение электронных оболочек в атомах таблицы Менделеева мы рассматривали в статье «Волновая теория поля» http://www.newtheory.ru/physics/volnova ... t6990.html
Теперь рассмотрим образование ферромагнетиков, парамагнетиков и диамагнетиков.
Одним из ферромагнетиков является железо, имеющее 26 электронов, которые расположены следующим образом:
- на горизонтальной плоскости расположены на разных уровнях 4 электронные оболочки (К), каждая из которых имеет первую гармонику (1s) с двумя электронами (всего на горизонтальной плоскости расположено: 2*4 = 8 электронов в противофазе);
- на вертикальных плоскостях (Х и Y) расположены по одной электронной оболочке (Lх и Ly), каждая из которых имеет третью гармонику (3р) с шестью электронами в противофазе.
Кроме этого, на плоскости (Х) расположена на более высоком уровне и оболочка (Мх), имеющая пятую гармонику (5d), но не с десятью электронами (как это и положено данной оболочке), а только с шестью.
Следовательно, в этой гармонике в противофазе находятся только два электрона, а у четырёх электронов магнитные моменты не скомпенсированы и это обеспечивает не только заметный положительный магнитный момент у атома железа в 4 единицы, но и положительную валентность.
Аналогичная структура электронных оболочек у кобальта (суммарный магнитный момент в 3 единицы) и никеля (2 единицы). Поэтому эти элементы (и некоторые их сплавы) мы относим к ферромагнетикам, которые обладают особым свойством: если в неоднородное магнитное поле поместить магнитный диполь ферромагнетика, то он будет не только поворачиваться вдоль линий поля, но и двигаться в сторону более сильного поля.
Многие другие вещества (например, хром, марганец, палладий) тоже будут втягиваться в область сильного поля, но действующая на такие вещества сила будет примерно на два – три порядка меньше силы, действующей на железо (особенно у алюминия).
Вещества, у которых проявляется очень слабый магнитный эффект, называются парамагнитными.
Для образного понимания причины слабого магнитного момента у алюминия (13 электронов) рассмотрим структуру его электронных оболочек:
- на горизонтальной плоскости расположены на разных уровнях 3 электронные оболочки (К), каждая из которых имеет первую гармонику (1s) с двумя электронами (всего на горизонтальной плоскости расположено: 2*3 = 6 электронов в противофазе);
- на вертикальной плоскости (Х) расположена одна электронная оболочка (Lх), которая имеет третью гармонику (3р) с шестью электронами в противофазе.
Кроме этого, на плоскости (Y) расположена оболочка (Ly), которая тоже имеет третью гармонику (3р), но не с шестью электронами (как это и положено данной оболочке), а только с одним. И только у этого электрона не скомпенсирован магнитный момент.
Однако есть и некоторые вещества (висмут, мышьяк, ртуть, серебро, свинец, медь), у которых атомные диполи имеют отрицательный знак и это заставляет их двигаться в область более слабого поля. Этот эффект называется диамагнетизмом.
Рассмотрим его более подробно на примере меди (29 электронов). Здесь структура электронных оболочек такова:
- на горизонтальной плоскости расположены на разных уровнях 4 электронные оболочки (К), каждая из которых имеет первую гармонику (1s) с двумя электронами (всего на горизонтальной плоскости расположено: 2*4 = 8 электронов в противофазе);
- на вертикальных плоскостях (Х и Y) расположены по одной электронной оболочке (Lх и Ly), каждая из которых имеет третью гармонику (3р) с шестью электронами в противофазе.
Кроме этого, на плоскости (Х) расположена на более высоком уровне и оболочка (Мх), имеющая пятую гармонику (5d), но не с десятью электронами (как это и положено данной оболочке), а только с девятью. Поэтому в этой гармонике в противофазе находятся восемь полуволн (электронов) и не скомпенсированным остаётся только один магнитный момент полуволны.
Итак, медь имеет такой же слабый магнитный момент, как и у алюминия, у которого тоже не скомпенсирован один электрон, но этот электрон у алюминия находится в начале третьей гармоники (3р) на вертикальной плоскости (Y). А у меди, наоборот, не хватает одного электрона в конце пятой гармоники (5d) на вертикальной плоскости (Х). Именно поэтому у атомов этих элементов магнитные моменты имеют разные знаки.
Теперь нам ясен и физический смысл опыта Штерна – Герлаха, показавшего нам, что пространственная ориентация углового момента квантована. В этом опыте атомы серебра пропускались через неоднородное магнитное поле, которое отклоняло их до того, как они попадали на экран детектора. Экран показал дискретные точки на экране, благодаря их квантованному СПИНУ.
Почему так произошло? Дело в том, что у серебра 47 электронов и у него, как и у меди не хватает одного электрона в конце пятой гармоники (5d), но уже не на вертикальной плоскости (Х), а на плоскости (Y). Это значит, что у предпоследнего электрона пятой гармоники (5d) не скомпенсирован магнитный момент. Этот электрон (полуволна) появляется то над осью колебаний с положительным спином, то ниже этой оси с отрицательным спином. Именно поэтому проходящие через установку Штерна – Герлаха полуволны (электроны) отклоняются то вверх, то вниз на определённую величину.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
