Все, что мы узнали об атоме в школе — заблуждение: что не так с планетарной моделью атома? [часть 3]

Интересно

Все, что мы узнали об атоме в школе — заблуждение: что не так с планетарной моделью атома? [часть 2]

Другое утверждение об устройстве атомов в школьной программе гласит, что атомы имеют разные энергетические «оболочки», на которых электроны могут вращаться, и это повторяющиеся сферические «оболочки» вокруг ядра. Если бы у атомов появилась дополнительная энергия, то электроны бы вращались во внешних «оболочках» с более высокой энергией.

Не трудно догадаться, что это тоже не может соответствовать реальности. Если у электронов нет заданного орбитального расстояния, то не может возникнуть разных энергетических оболочек. Правда об энергетических оболочках намного прекраснее того, о чем мы могли бы фантазировать.

Эти оболочки представляют собой не расширяющиеся концентрические оболочки, а сложные пузыри электронных облаков. Различные пузыри электронных облаков взаимодействуют друг с другом, и это придает им множество красивых и причудливых форм, например, представленных ниже:

Все, что мы узнали об атоме в школе - заблуждение: что не так с планетарной моделью атома? [часть 3]

Хотя это симуляции, а не фактические образы, они демонстрируют странную, похожую на пузырь, нечеткую природу атомов. Они окружены сложными электронными облаками, которые взаимодействуют друг с другом, образуя красивые симметричные и странные формы.

Но формы этих орбит могут изменяться на разных энергетических уровнях, как показано на изображении выше. Квантовые волновые функции разных электронов могут согласовываться друг с другом, поскольку разные электроны получают больше энергии и изменяют свою квантовую волновую функцию (эффективно изменяя свою «длину волны»). Это означает, что простой атом, такой как водород, может иметь все эти различные формы электронного облака, создавая разные уровни энергии и меняя внешний вид атома.

Эти странной формы — это то, что придает химическим связям уже их форму. Каждый из них является точкой соединения элементов для образования химических связей. С электронным облаком в форме клевера у нас есть четыре возможные связи. Вы можете создать прямое соединение или искривленное.

Итак, если бы мы могли «сфотографировать» атом, что бы мы увидели?

Все, что мы узнали об атоме в школе - заблуждение: что не так с планетарной моделью атома? [часть 3]

Мы бы увидели эти нечеткие мутноватые формы, некоторые более сферические, другие более сложные, как бы атом в калейдоскопе. Некоторые из атомов будут разделять между собой эти электронные облака, поскольку они образуют связи, как атомы, взявшиеся за руки. Но главное, что мы бы увидели, — это нечеткая природа, это красивые, симметричные, но в конечном итоге не очень точные по форме объекты.

Так что в следующий раз, когда кто-то скажет, что атомы в основном пустое пространство, можно смело поправить знатока и сказать, что они на самом деле до своих границ заполнены электронными облаками.

Это наиболее близкое описание того, как выглядят одни из самых маленьких частиц Вселенной, которое сильно отличается от их обычного представления. Но это нечеткое изображение шара дает нам невероятно красивый мир в масштабе атома со сложными симметричными формами, выглядящими почти как причудливые цветы. Это просто еще раз доказывает, насколько глубоко укоренилась красота в природе и во Вселенной.

  • Have We Got Atoms All Wrong?Will Lockett


Источник

Оцените статью
Саморазвитие IQ