11. Структура ядра атома неона
Неон - десятый элемент периодической таблицы химических элементов. Он располагается в восьмой группе этой таблицы, поэтому должен содержать элементы ядра атома гелия (рис. 2). В Природе существует 90,51% ядер этого атома с 10 протонами и 10 нейтронами (рис. 10, а). 0,27% ядер этого элемента имеют один лишний нейтрон (рис. 10, b) и 9,22% - два (рис. 10, с).
Рис. 11. Схемы ядра атома неона
Чтобы сохранить симметричность ядра, оно строится путем присоединения одного нейтрона и одного протона к осевой цепочке ядра атома фтора. Получается симметричная структура (рис. 10, а).
Если в нижней части оси ядра добавляется один нейтрон (рис 10, b внизу), то получается ядро изотопа атома неона (таких ядер в Природе 0,27%). Когда двенадцатый нейтрон присоединяется к нейтрону в верхней части оси ядра, то экранирующий эффект нейтрона усиливается (рис. 10, с). В Природе 9,22% атомов неона с таким ядром.
Неон замыкает второй период Периодической таблицы химических элементов. Если мы на правильном пути, то ядра следующего периода химических элементов должны повториться в своих группах. Это требование вытекает из периодической повторяемости свойств химических элементов, установленных Д.И. Менделеевым. Повторение химических свойств элементов должны обеспечивать электроны, взаимодействующие с протонами повторяющихся структур ядер. Как видно (рис. 10), на вершине ядра атома неона расположено ядро атома гелия.
12. Структура ядра атома натрия
Натрий - одиннадцатый элемент в периодической таблице химических элементов. Он расположен в первой группе этой таблицы, поэтому в структуре его ядра должно быть ядро атома лития (рис. 3).
Рис. 12. Схема ядра атома натрия
В Природе 100% атомов этого элемента имеют ядра с одиннадцатью протонами и двенадцатью нейтронами (рис. 11). Имеются и изотопы этого элемента с различными периодами полураспада. Нетрудно видеть, что верхняя часть ядра атома натрия (рис. 11) содержит ядро изотопа атома лития (рис. 3, b), поэтому литий и натрий расположены в одной группе периодической таблицы химических элементов.
13. Структура ядра атома магния
Магний - двенадцатый элемент в периодической таблице химических элементов (рис. 12). Он расположен во второй группе этой таблицы, поэтому в структуре его ядра должно быть ядро атома бериллия (рис. 4, b). В Природе 78,99% ядер атомов магния содержат 12 протонов и 12 нейтронов (рис. 12, а).
Рис. 13. Схема ядра атома магния
Обратим внимание на плоскую структуру ядра атома бериллия (рис. 4, b). Пять нейтронов в одной плоскости и к ним присоединены четыре протона. Такая же структура получается и в составе ядра атома магния (рис. 12, b). Цвет осевых нейтронов - серый.
В структуре ядра двенадцать протонов и двенадцать нейтронов. Двенадцатый протон расположен на оси ядра. В Природе 10,00% ядер атома магния имеют тринадцатый нейтрон (рис. 12, b). Четырнадцатый нейтрон располагается под нижним осевым протоном. В Природе 11,01% атомов магния, ядро которых имеет 14 нейтронов.
14. Структура ядра атома алюминия
Алюминий - тринадцатый элемент периодической таблицы химических элементов. В Природе 100% атомов этого элемента содержат 13 протонов и 14 нейтронов. Ядра с большим количеством нейтронов принадлежат к коротко живущим изотопам этого элемента (рис. 13).
Рис. 14. Схема структуры ядра aтома алюминия
Поскольку алюминий входит в третью группу периодической таблицы, то в составе его ядра должно быть ядро атома бора. Структура этого ядра представлена на рис. 5, а. На рис. 13 показана структура ядра атома алюминия, в которой имеется ядро атома бора.
Таким образом, в структуре более сложных ядер повторяются структуры более простых ядер в полном соответствии с расположением химических элементов по группам периодической таблицы Д. И. Менделеева.
15. Структура ядра атома кремния
Кремний - четырнадцатый элемент. Его стабильное ядро (таких ядер 92,23%) содержит 14 протонов и 14 нейтронов (рис. 14). Поскольку кремний входит в четвертую группу периодической таблицы химических элементов вместе с углеродом, то ядро атома углерода должно быть в структуре ядра атома кремния. Причем оно может быть представлено двумя видами: плоским (рис. 14, а) и пространственным (рис. 14, b).
Количество ядер атомов кремния с одним лишним нейтроном составляет 4,67%, а с двумя лишними нейтронами - 3,10%. Один лишний нейтрон располагается в нижней осевой части ядра между центральным нейтроном и нижним протоном. Второй лишний нейтрон располагается, видимо, между верхним протоном на оси ядра и ядром атома углерода.
Мы явно ощущаем недостаток знаний по химии. Если бы мы знали лучше свойства химических элементов, для изучения которых у нас нет времени, то структуру ядер можно было бы представить точнее. Мы делаем лишь первые шаги на этом удивительно красивом и интересном пути и поэтому надеемся на то, что идущие следом точнее отразят те детали, которые остались неясными для нас.
Рис. 15. Структура ядра атома кремния
16. Структура ядра атома фосфора
Фосфор - пятнадцатый элемент таблицы Менделеева. Он располагается в пятой группе вместе с азотом, поэтому содержит ядро его атома (рис. 7).
В Природе 100% ядер этого химического элемента содержат 15 протонов и 16 нейтронов (рис. 15). Имеются и короткоживущие изотопы этого элемента. Как видно (рис. 15), верхняя и нижняя части ядра атома фосфора в совокупности представляют собой ядро атома азота.
17. Структура ядра атома серы
Сера (рис. 16) - шестнадцатый элемент периодической таблицы химических элементов. Он расположен в её шестой группе вместе с кислородом, поэтому верхняя и нижняя части его ядра в совокупности формируют ядро атома кислорода (рис. 8). 95,02% ядер этого элемента содержат 16 протонов и 16 нейтронов. На рис. 16 показана структура основного ядра этого элемента, у которого 16 протонов и 16 нейтронов.
18. Структура ядра атома хлора
Хлор - семнадцатый химический элемент периодической таблицы (рис. 17). 75,77% ядер этого элемента содержат 17 протонов и 18 нейтронов, а 24,23% ядер имеют три лишних нейтрона.
19. Структура ядра атома аргона
Аргон (рис. 18) - восемнадцатый элемент в периодической таблице химических элементов. Он входит в восьмую группу этой таблицы. 99,60% ядер атомов этого элемента содержат 18 протонов 22 нейтрона, а 0,337% ядер содержат 18 протонов и 18 нейтронов. 0,063% ядер содержат 18 протонов и 20 нейтронов.
Обратим внимание на структуру ядра атома хлора (рис. 17). Она имеет три яруса. Верхний и нижний ярусы состоят из ядер атома углерода. Средний ярус остается недостроенным. Он несимметричен. Надо добавить еще один протон. Тогда средний ярус будет симметричным. Однако при этом возрастут электростатические силы отталкивания, действующие между протонами ярусов. Чтобы ослабить действие этих сил, необходимо увеличить расстояние между ярусами. Достигается это с помощью четырех лишних нейтронов и получается симметричное ядро атома аргона (рис. 18).
20. Структура ядра атома калия
Калий (рис. 19) - девятнадцатый элемент периодической таблицы. Ядро его атома содержит ядро атома лития (рис. 3). В Природе 93,258% ядер этого элемента содержат 19 протонов и 20 нейтронов.
Дальнейший анализ структуры модели этого ядра может показать, что нижний осевой протон взаимодействует не с нижним нейтроном, а с одним из центральных осевых нейтронов.
21. Структура ядра атома кальция
Кальций - двадцатый элемент в таблице (рис. 20). В Природе 96,94% ядер атома этого элемента содержат 20 протонов и 20 нейтронов. Изотопы этого элемента содержат 2, 3, 4, 6 и 8 лишних нейтронов. Анализ структуры ядра атома калия (рис. 19) показывает, что оно имеет такое же количество нейтронов, как ядро атома кальция. Значит, в ядре атома калия должно существовать одно свободное место для протона. Что мы и наблюдаем. В ядре атома калия вместо одного среднего яруса появился еще один. Один из них имеет свободную ячейку для протона. Поместим в эту ячейку протон и получим симметричную структуру ядра атома кальция (рис. 20) с изотопами ядер бериллия (2) и гелия (3), формирующими два средних яруса ядра атома кальция. Снизу протон - ядро атома водорода.
Как видно (рис. 20), ядро атома кальция имеет предельно симметричную структуру, что и определяет магические свойства этого ядра. Она построена на базе плоской модели ядра атома углерода, а также ядер атомов водорода, гелия, бериллия и азота. Обратим внимание на то, что у ядра 40 нуклонов и 46 связей. Это значит, что действительная удельная энергия связи у этого ядра в 46/40=1,15 раза меньше, чем принято считать.
22. Структура ядра атома скандия
Скандий входит в третью группу периодической таблицы, поэтому в структуре его ядра должно повториться ядро атома бора (рис. 5). Сто процентов ядер этого элемента содержат 21 протон и 24 нейтрона (рис. 21).
23. Структура ядра атома титана
Титан расположен в четвертой группе периодической таблицы химических элементов, поэтому в структуре его ядра должно повториться ядро атома углерода (рис. 6). В Природе существует 8,20% ядер атома титана, содержащих 22 протона и 24 нейтрона. 7,40% ядер содержат 22 протона и 25 нейтронов, 73,80% ядер имеют 22 протона и 26 нейтронов. Количество ядер, имеющих 27 нейтронов, составляет 5,40%, а 28 - 5,20%. На рис. 22 показана схема ядра атома титана, в котором 22 протона и 24 нейтрона. Как видно, вверху и внизу ядра атома титана расположены ядра пространственной структуры углерода, а в центре - плоское ядро углерода (рис. 6, b).
24. Структура ядра атома ванадия
Ванадий - двадцать третий элемент периодической таблицы химических элементов. Он расположен в пятой группе этой таблицы, поэтому в структуре его ядра должно быть ядро атома азота (рис. 7). Что мы и наблюдаем на оси этого ядра. Большинство ядер атомов этого элемента содержат 23 протона и 28 нейтронов (рис. 23).
25. Структура ядра атома хрома
Хром расположен в шестой группе периодической таблицы химических элементов. Большинство ядер атомов этого элемента содержат 24 протона и 28 нейтронов (рис. 24).
Дальнейший анализ структуры модели этого ядра может показать, что нижний осевой протон взаимодействует не с нижним нейтроном, а с одним из центральных осевых нейтронов.
26. Структура ядра атома марганца
Марганец - 25-й элемент периодической таблицы химических элементов. Он расположен в седьмой группе этой таблицы. Сто процентов атомов этого элемента содержат ядра с 25 протонами 30 нейтронами (рис. 25).
27. Структура ядра атома железа
Железо (рис. 26) - двадцать шестой элемент в периодической таблице. Большинство атомов этого элемента имеют ядра с 26 протонами 30 нейтронами.
Нетрудно видеть, что атом железа будет иметь осевой электроны с разной магнитной полярностью на концах. Любая совокупность таких атомов также будет иметь на концах разные магнитные полюса. Это и есть причина магнитных свойств железа.
28. Структура ядра атома кобальта
Сто процентов атомов кобальта имеют ядра с 27 протонами и 32 нейтронами (рис. 27).
29. Структура ядра атома никеля
Никель также расположен в восьмой группе таблицы химических элементов. Большинство атомов этого химического элемента имеют 28 протонов и 30 нейтронов (рис. 28).
30. Структура ядра атома меди
Атом меди располагается в первой группе четвертого периода Периодической таблицы Д. И. Менделеева. Следовательно, в структуре ядра этого элемента должно содержаться ярко выраженное ядро атома лития (рис. 3). Стабильное ядро этого атома, а таких 69,17% содержит 29 протонов и 35 нейтронов (рис. 29). Как видно, на вершине ядра атома меди расположилось ядро атома лития.
31. Анализ процессов синтеза атомов и ядер
Выявленные модели ядер атомов позволяют представить картину их разрушения на ускорителях элементарных частиц. Если бомбардировать протонами ядро атома, например, железа (рис. 26), то количество образующихся осколков ядра и совокупность протонов и нейтронов в них будет зависеть от места попадания протона в ядро. Изменение этого места будет формировать разное количество осколков ядра с разной компоновкой протонов и нейтронов [1].
Таким образом, в результате бомбардировки ядра протонами мы получим множество его осколков с разной компоновкой протонов и нейтронов. Причем, регистрирующий прибор ускорителя фиксирует лишь следы этих осколков. Сразу возникает вопрос: сможем ли мы на основании такой информации воссоздать ядро атома железа? Нет, конечно. Происходит это потому, что теория микромира ХХ века значительно отставала от эксперимента [1].
Как видно, (рис. 30) с увеличением массового числа удельная энергия связи вначале резко увеличивается и достигает максимума при , а затем постепенно уменьшается. Известно, что с увеличением массового числа растет радиоактивность ядер. Из этого следует, что с увеличением удельные энергии связи ядер должны уменьшаться значительнее, чем это следует из рис. 30. И это действительно так, если учитывать не количество нуклонов в ядре, а количество связей между нуклонами.
Ядерные силы, в отличие от гравитационных и кулоновских сил, не являются центральными. Почти линейная зависимость удельной энергии связи ядер от массового числа при (рис. 30) указывает на то, что каждый нуклон взаимодействует не со всеми нуклонами ядра, а только - с ближайшими к нему. Такое свойство ядерных сил названо свойством насыщения (рис. 30). Тем не менее, незначительное уменьшение удельной энергии связи ядер с увеличением количества нуклонов в нём противоречит увеличению при этом радиоактивности ядер. Удельная энергия связи ядер должна уменьшаться значительно (пунктирная линия рис. 30) с увеличением количества нейтронов в нём [1].