Техника - молодёжи 1962-02, страница 31

И.М. ПРОТОДЬЯКОНОВ А

ИНТЕРЕСНОЕ СОВПАДЕНИЕ

Доктор химических наук Е. С. МАКАРОВ

Кан кристаллохимии, я склонен высоко оценить работу М, М. Протодьяконова. Наиболее ценной и новой является идея симметрии атомов — симметрии в распределении электронов вокруг ядра.

Совпадения «магических» чисел электронно-атомной модели Протодьяконова и периодической системы Менделеева, по моему мнению, являются не случайными и отражают один и тот же закон природы.

Конечно» слабой стороной работы М. М. Протодьяконова является отсутствие квантомеханической интерпретации его результатов, тем более что в современной атомной физике иной подход считался бы святотатством и невежеством.

Однако едва ли было бы сейчас справедливым огульно отрицать значение работы М. М. Протодьяконова только потому, что она еще не получила квантовомеханической разработки. Это дело времени.

Самым главным в работе М. М. Протодьяконова, по крайней мере для химиков, как мне кажется, является перспектива возможности количественной трактовки химического состава и химического строения молекул, особенно для неорганических и металлических соединений.

Я считаю, что эта гипотеза должна развиваться в области химии по пути нахождения законов корреляции между «симметрией атомов» (электронных многогранников атомов) и симметрией молекул и кристаллов неорганических соединений, для которых к настоящему времени накоплен огромный экспериментальный материал по пространственному расположению атомов. Если эта задача увенчается успехом, то независимо от скепсиса физиков, ценность гипотезы будет доказана, и теоретической квантовой физике поневоле придется ею заняться.

фит являются различными кристаллическими модификациями одного и того же вещества — углерода. Гипотеза хорошо объясняет различие в свойствах этих веществ (рис. 8).

Неспаренные в тороиды электроны будут выступать из графитовой решетки кверху и книзу. При наложении плоских решеток друг на друга выступающие электроны одной решетки попадут против центров шестиугольников другой и тем самым соединят их друг с другом. Таким образом, между двумя атомными решетками образуется слой из электронов, слабее связанных с ядрами, чем спаренные электроны тороидов. Поэтому сдвинуть одну решетку относительно другой легче, чем раздавить ее. Вдоль слоя из неспаренных электронов решетка графита должна обладать электропроводностью, связанной с возможностью перехода электронов из одних углублений между тороидами в другие. В направлении, перпендикулярном к плоскости решетки, электронам перемещаться некуда, и потому в этом направлении электропроводности быть не должно. Опыт подтверждает, что графит действительно обладает указанными свойствами.

На вышеприведенных примерах показано, что предлагаем

Рис. 8. Формы электронных оболочек кристаллов граф и-та и алмаза. При сближении 6 атомов углерода, имеющих в наружных оболочках 12 электронных тороидов, образуется плоская гексагональная (шестиугольная) молекула, в которой 6 тороидов располагаются по радиусам молекулы, связывая между собою атолы углерода, а . остальные б разместятся по периферии молекулы. В этом случае каждое ядро углерода будет окружено только 6 электронами вместо го есть

НгО

СН4

Рис. 7. Формы электронных оболочек молекул воды и метана. Как построены молекулы водыР 2 электрона атомов водорода совместно с 6 электронами наружной сболочки атома кислорода образуют вокруг ядра кислорода замкнутую неоноподобную оболочку. При этом ядра водорода располагаются про-• тив центров 2 из 4 тороидов этой оболочки. Из построенной схемы молекулы воды следует, что валентный угол между линиями, соединяющими ядра водорода с ядром кислорода, равен 109°, то есть всего на 4° отличается от опытного его значения в 105°. Это является дополнительным подтверждением правильности отражения в излагаемой гипотезе объективно существующих свойств электронных оболочек атомов и молекул.

В молекуле хорошо известного болотного газа метана СНа 4 электрона внешней оболочки углерода и 4 электрона от водородных атомов образуют вокруг ядра углерода неоноподобную замкнутую оболочку. При этом ядра водорода располагаются против центров тороидов этой оболочки под тетраэдрическими углами в 109°. Опыт подтверждает такую форму молекулы метана.

мая гипотеза позволяет строить электронные оболочки атомов и молекул, химические и физические свойства которых хорошо согласуются с опытом. Пользуясь предложенным методом, можно строить оболочки значительно более сложных соединений, в частности кристаллическую структуру металлов, которая позволяет понять природу их пластических свойств и высокой электропроводности. Замечательно, что все следствия этой гипотезы строения электронных оболочек атомов, молекул и кристаллов полностью подтверждаются опытом.

ТАБЛИЦА ГРУППИРОВКИ ЭЛЕКТРОНОВ ПО СИММЕТРИЧНЫМ ФИГУРАМ

№ электронной фигуры

Полуряды Ряды

А_ 4 8

6_4 10

10

±1 ⁴ 8

10

12

13

14

15

4 4

12 12 24

16

17

18

19

20

4 4

В

12 12

24

4| 4 8

Периоды 21 В 18 18 I 32 32

Цифры в последней строке таблицы полностью соответствуют наиболее четкому и резкому подразделению элементов таблицы Менделеева на периоды. В предпоследней строке таблицы получилось подразделение на ряды таблицы Менделеева. Концы четных лолурядои совпадают с концами рядов таблицы Менделеева, а нечетные полуряды соответствуют полупроводникам что в таблице Менделеева в явном виде не фигурирует.

Не следует пугаться того, что в мир столь сложных явлений автор вводит простые и наглядные методы. В науке известно много примеров, когда их применение существенно облегчило путь человека в еще не изведанное и не познанное.

его оболочка окажется незавершенной, а потому шестиатомное молекулярное кольцо будет способно к дальнейшим хи-. мическим соединениям. Из таких шестиатомных молекул можно образовать неограниченную плоскую решетку. При соединении каждых двух смежных колец решетки на их стыках окажется по 4 электрона вместо 2, достаточных для образования соединительного тороида. Поэтому 2 «лишних» электрона займут места по торцам треугольных промежутков между тороидами. При этом из шести свободных промежутков окажутся заполненными только три.

Совсем по-другому устроены электронные оболочки алмазной модификации углерода. В ней вокруг каждого ядра атома углерода, кроле 2 тороидов, принадлежащих данному атому, размещаются еще 2 тороида от двух смежных атомов, образуя оболочку, подобную оболочке неона. В этом случае каждый атом углерода будет окружен 4 другими атомами углерода и каждая пара ядер связывается при помощи одного электронного тороида. Получающаяся кристаллическая решетка представляет пространственную «ферму». В ней нет неспаренных электронов. Следовательно, алмаз должен обладать высокой механической прочностью и не проводить электрического тока.

29