Читать книгу Природа космических тел Солнечной системы - Дмитрий Николаевич Тимофеев - Страница 22

Гипотеза 14

Атомы оцениваются по ряду характеристик: атомной массе, энергии ионизации, атомному радиусу, периоду полураспада… В этой гипотезе предложено оценивать атомы ещё по одной характеристике. Введено понятие ПЛОТНОСТЬ АТОМА и рассчитаны плотности атомов для всех элементов [Тимофеев, 2009б].

Плотность атома равна атомному весу, деленному на объем атома.

Атомные веса элементов известны и имеются в справочниках. Атомные объемы нетрудно рассчитать, принимая, что атомы имеют форму шара, а атомные радиусы известны.

Значение атомных радиусов не однозначное, а зависит от вида связи между атомами. Радиусы бывают ковалентные, ионные, металлические ван-дер-ваальсовы. [Волков, А.И., Жарский, И.М 2005]. Кроме, того, ковалентные связи могут быть как одинарные, так и двойные или тройные и размеры этих связей разные. Имеет значение и структура кристаллической решетки. В некоторых книгах, например, [Неницеску 1968], на это не обращалось особого внимания. Получилось так, что в первом издании моей книги взятые из этих источников величины атомных радиусов для атомов инертных газов соответствовали ван-дер-ваальсовым радиусам. Однако ван-дер-ваальсовы радиусы создаются незначительными силами и не могут сохраняться в условиях высоких давлений глубин Земли. Более правильно, в случае рассмотрения вопросов геологии, для инертных газов использовать ковалентные радиусы, что сделано в этом издании. Это привело здесь к значительному увеличению расчётных значений плотностей их атомов. В расчётах плотностей атомов для всех элементов использованы значения одинарных ковалентных радиусов, образующих прочные связи между атомами и имеющие широкое распространение в том числе и для органических веществ, а также использованы значения металлических радиусов.

Атомные радиусы взяты из справочника Волков, А.И., Жарский, И. М. Большой химический справочник / А. И. Волков, И. М. Жарский. – Мн.: Современная школа, 2005. – 608 с ISBN 985-6751-04-7. https://bookree.org/reader?file=627009&pg=47

Недостающие в справочнике атомные радиусы, отмеченные значком * взяты из «Краткой химической энциклопедии М 1963».

Ковалентные радиусы атомов показаны в (таблице 4).

Более наглядно картина изменения радиусов атомов, расположенных в порядке увеличения атомных номеров (как в таблице Д. И. Менделеева) (рис. 15). Элементы, показанные серым цветом, стабильных изотопов не имеют, и в природе встречаются в незначительных количествах.

Рис. 15. Изменения радиусов атомов в порядке увеличения атомных номеров элементов

На рисунке видно, что радиусы атомов не увеличиваются равномерно по мере увеличения их атомных весов, а изменяются с периодичностью, соответствующей периодам элементов в таблице Д. И. Менделеева. При этом в периодах наибольшими радиусами обладают щелочные металлы, а наименьшими, как правило, инертные газы.

По значениям атомных радиусов мною рассчитаны объёмы атомов, а далее плотности атомов и впервые опубликованы в работе [Тимофеев, 2009б]. Для более понятного представления, плотности атомов из полученных значений в атомных массах, делённых на кубические ангстремы переведены в привычные единицы г/см³. Полученные значения плотностей атомов в порядке их возрастания показаны в (таблице 5).

Для наглядности плотностей атомов элементов (рис. 16). Видно, что плотности возрастают не в порядке возрастания атомных номеров элементов.

Рис. 16. График изменения плотности атомов в порядке увеличения атомных номеров

Если малая плотность атомов щелочных металлов была предсказуема, то совершенно неожиданным оказалось аномально высокое значение плотности гелия. Плотность атома урана оказалось имеет сравнительно небольшую величину. Очень высокую плотность атомов имеют инертные газы.

Рассчитанные плотности атомов в порядке возрастания значений (рис. 17)

Рис. 17. Кривая изменения плотности атомов в порядке возрастания значений

Использование такого показателя, как «плотность атома» даёт ключ к пониманию глубинного строения Земли, что будет показано ниже.