Молекула бензола и кластеры бензола

Углеродные плёнки – графены и нанотрубки

Углерод – загадочный химический элемент. Из него состоит графит, который пишет по бумаге и алмаз, который режет стекло. Новая теория микромира достаточно просто проясняет эти радикально различные свойства углерода – шестого элемента в таблице Д.И. Менделеева. Ядро углерода имеет 6 протонов, а количество нейтронов может быть разное. 98,90% ядер атомов углерода имеют 6 нейтронов (рис. 103, а), а 1,10% -7 (рис. 103, с). Атомы графита (рис. 103, b) имеют плоские ядра (рис. 103, а), а – алмаза (рис. 103, d) - пространственные (рис. 103, c).

А) ядро атома

Графита

b) атом графита c) ядро атома алмаза d) атом алмаза

 

Рис. 103. а) - плоское ядро атома углерода; b) – плоский атом графита;

с) - пространственное ядро атома углерода;

d) – пространственный атом углерода, атом алмаза

 

Структура атома алмаза (рис. 103, d), которая формируется из пространственного ядра (рис. 103, c) этого атома, имеет три оси симметрии. Это - оси декартовой системы координат. Структура пространственного ядра (рис. 103, с) и пространственного атома углерода (рис. 103, d) убедительно демонстрируют главное свойство алмаза – его прочность.

Из новой теории микромира следует, что протоны располагаются на поверхности ядер (рис. 103, а и c), а электроны атомов взаимодействуют с ними не орбитально, а линейно (рис. 103, b и d). В результате атом графита (рис. 103, b) – плоское образование, а атом алмаза (рис. 103, d) – предельно симметричное, пространственное образование (рис. 104).

Теоретическая структура плоского атома углерода (графита) представлена на рис. 104. Она следует из нового закона формирования спектров атомов и ионов. В математических моделях этого закона (1, 2, 3) нет энергии орбитального движения электронов в атомах, но есть энергии линейного взаимодействия электронов с протонами (2), которые располагаются на поверхности ядер, взаимодействуя с нейтронами также линейно (рис. 103, а, c и 104).

Структура молекулы углерода представлена на рис. 105. Из неё следует, что шестилучевые атомы углерода соединяют в шестиугольную структуру молекулы углерода валентные электроны атомов не орбитально, а линейно.

Рис. 104. Схема ядра и атома углерода [8]

Рис. 105. Схема молекулы углерода

 

Фотография структуры графена (рис. 106, а) однозначно следует из теоретического ядра атома углерода (рис. 104) с линейным взаимодействием электронов с протонами ядра и молекулы углерода (рис. 105). На фотографии графена (рис. 106, а) атомы углерода (рис. 105) представлены в виде туманных белых точек с туманными связями между ними, которые формируют шестигранники. Что связывает эти белые точки атомов углерода между собой? Орбиты электронов?

Если так, то как они формируют шестигранную структуру ячейки графена? Однозначные ответы на эти вопросы следуют из новой теории микромира. Мы уже знаем, что электроны атомов взаимодействуют с протонами ядер не орбитально, а линейно. Из этого автоматически следует последовательное формирование структур атомов, молекул и кластеров, представителем которых является сфотографированная (рис. 106, а), а затем смоделированная (рис. 106, b) графеновая пленка, теоретическая структура которой представлена на рис. 106, k.

На рис. 106, с увеличенное фото молекулы углерода, а на рис. 106, d – атома углерода, схема которого на рис. 106, е. На фотон (рис. 106, с) явно видно, что лишь три электрона (из шести) атома углерода формируют валентные связи.

Других доказательств о линейном взаимодействии электронов атомов с протонами ядер не требуется. Усвоение этой научной истины открывает возможности для более глубокого понимания микромира, без которого невозможно плодотворное научное творчество. О важности такого подхода много говорят, не понимая что надо делать. Ответ элементарен: необходимо ликвидировать лженаучную комиссию РАН и создать экспертную комиссию по анализу новых научных публикаций в Интернете и включению их в учебный процесс.

Природа изобретательна. Она создала не только углеродные плёнки – графены (рис. 106), но и углеродные трубки (рис. 107), которые названы нанотрубки. Углеродные плёнки и трубки имеют невероятную прочность, значительно превышающую прочность аналогичных структур, изготовленных из стали

Обратим внимание на то, что электронный микроскоп смог увидеть углеродную трубку с небольшой разрешающей способностью. В масштабной линии, показанной на рис. 107, вместиться, примерно 15 диаметров углеродных трубок. Чтобы увидеть в торец структуру нанотрубки в масштабе, показанном на рис. 107, b, надо увеличить разрешающую способность микроскопа минимум на три порядка. Дальше мы увидим, что сканирующие микроскопы с большей разрешающей способностью могут видеть обитателей микромира, но разрешающая способность новой теории микромира превосходит разрешающую способность сканирующего микроскопа на несколько порядков.

 

с) фото молекулы углерода

d) фото атома углерода

e) теоретическая структура атома углерода

k) теоретическая структура графена

 

Рис. 106. Фотографические структуры молекулы и атома углерода,

и теоретическая модель атома углерода

 

Рис. 107. Углеродные трубки

 

Молекула бензола и кластеры бензола

 

Европейские исследователи попытались сфотографировать кластер бензола , в состав которого входит самый маленький атом - атом водорода. Микроскоп увидел контур кластера бензола с туманными выступами на внешнем контуре (рис. 108, а).

 

Рис. 108. а), с) – фото кластера бензола;

b) и d) – компьютерная обработка фото кластеров бензола; e) – теоретическая

молекула бензола ; j) – теоретическая структура кластера бензола

 

Как видно (рис. 108, е), молекула бензола состоит из шести атомов углерода и шести атомов водорода . Фотографии кластеров бензола (рис. 108, а, с) и их компьютерные обработки (рис. 108, b, d), выполненные европейцами, убедительно доказывают достоверность линейного взаимодействия электронов атома углерода и атомов водорода с протонами ядер.

Обратим внимание на теоретические модели молекулы бензола (рис. 108, е), его теоретического кластера (рис. 108, j) и на фотографии этого кластера (рис. 108, а, с). Атомы водорода находятся на внешнем контуре молекулы бензола (рис. 108, е) и его кластера (рис. 108, j) и связаны с электронами атомов углерода линейно. Супер современный европейский электронный микроскоп увидел туманные контуры атомов углерода в молекуле бензола (рис. 108, a, c) и туманные линейные выступы на внешнем контуре кластера бензола (рис. 108, а, с), которые в теоретической его модели (рис. 108, е) принадлежат атомам водорода.

Таким образом, российская теория микромира значительно опережает возможности экспериментаторов представлять её результаты визуально, а её разрешающая способность на несколько порядков больше разрешающей способности сканирующих микроскопов.

Японские исследователи во главе с профессором Токийского университета попытались сфотографировать отдельный атом водорода (рис.109).

 

Рис. 109. Японское фото атомов водорода Н

 

Прежде чем анализировать японское фото атома водорода, отметим неведомую научную информацию для авторов этого фото. Свободные атомы водорода существуют только в плазменном состоянии при минимальной температуре около 2700К и максимальной, достигающей 10000К. При указанных температурах электрон атома водорода находится в возбуждённом состоянии и непрерывно переходит между энергетическими уровнями, меняя размер атома и излучая, и поглощая фотоны. Из этого следует невозможность сфотографировать атом водорода в свободном состоянии. В свободном состоянии его можно представить только теоретически. Теоретическая модель атома водорода (рис. 77 и 110) следует из математических моделей (159), (161), (164) закона формирования спектров атомов и ионов, открытого в 1995 г. В этом законе нет энергии орбитального движения электронов, но есть энергия линейного взаимодействия электронов с протонами ядер атомов (161).

В соответствии с законом Кулона (192), если электрон атома водорода находится на первом энергетическом уровне (в невозбуждённом состоянии), то расстояние между протоном и электроном равно . При переходе на другие энергетические уровни расстояние между протоном и электроном атома водорода, а также энергии связи между ними изменяются (табл. 31).

На рис. 110, а показаны фрагменты фотографии электронного микроскопа и компьютерной обработки этой фотографии, принадлежащие атомам водорода. Ясно видно, что разрешающая способность электронного сканирующего микроскопа недостаточна для видения атома водорода. Новая же теория микромира позволяет видеть и электрон, и протон атома водорода и представлять их размеры (рис. 110, b) в невозбуждённом состоянии атома.

А что увидел японский микроскоп (рис. 109)? Туманные контуры структур, формы которых близки к квадратной форме. Белые туманные вершины этих квадратов – атомы молекул, которые формируют кластер. Середины квадратов – пустоты, а авторы фотографии обозначили их атомами водорода и ванадия, полагая, видимо, что белые туманные пятна в вершинах квадратов – орбиты электронов, а в центрах квадратов – их ядра. Видите, как далеки представления японцев от более правильных представлений европейцев (рис. 108, а, b, c, d)?

а) атомы водорода на фото кластера бензола

b) теоретический атом водорода

Рис. 110. Теоретическая модель атома водорода и его размеры в невозбуждённом состоянии

 

А теперь проверим разрешающую способность электронного микроскопа, увидевшего плёнку графена (рис. 106, d). Оставим в покое сказки релятивистов о том, что электроны приносят образы объектов микромира на фото электронного микроскопа. Носителями визуальной информации являются только фотоны.

На рис. 106, d фотография графена, на которой атомы углерода представлены в виде туманных белых точек с туманными связями между ними, которые формируют шестиугольники. Что связывает эти белые точки атомов углерода между собой? Орбиты электронов? Если так, то как они формируют шестиугольную структуру ячейки графена?

Фотографии обитателей микромира (рис. 106, b, с, d, е, j, и рис. 108, a, c) и результаты их компьютерной обработки (рис. 106, b; рис. 108, b и d) убедительно доказывают связь представленных на них обитателей микромира с нашими теоретическими моделями (рис. 104, 105, 106, k; рис. 108, е и j) этих обитателей.

На рис. 106, k - теоретическая структура графена, следующая из новой российской теории микромира. Проведём детальный анализ связи этой структуры со сфотографированной структурой графена (рис. 106, a) и достоверность разрешающей способности электронного микроскопа (рис. 106, a).

Как видно (рис. 106, c), атом углерода в молекуле углерода имеет две связи. Их общая энергия известна и равна 615кДж/моль [7]. Переведём эту энергию в электрон вольты.

. (209)

 

Энергия одной связи равна 6,377/2=3,19eV. Расстояния между ядрами соседних атомов углерода в молекуле углерода будут равны трём атомарным радиусам (рис. 106, с).

 

(210)

 

 

Анализ фото графена (рис. 106, a) показывает, что расстояние между белыми пятнами в вершинах шестиугольников (между атомами углерода, рис. 106, b) равно, примерно, размеру самого белого пятна. Это значит, что величина стороны шестиугольника равна, примерно, четырём радиусам белых пятен, то есть 4-м радиусам атомов углерода (рис. 106, e).

Атом углерода (рис. 106, d) в графене (рис. 106, a, b, c d и k) имеет три связи. Энергия этих связей известна и равна 812 кДж./моль [7]. Переведём эту энергию в электрон - вольты.

 

. (211)

 

На одну связь приходится энергия 8,42/3=2,81eV. Расстояние между атомами углерода в графене (рис. 106, a), как мы уже отметили, равно 4-м расстояниям между электроном атома углерода и его протоном (рис. 106, b)

 

(212)

 

Это в раз больше величины, показанной на рис. 106, a.

А теперь проанализируем разрешающую способность японского электронного микроскопа. На рис. 109 показано, что сторона туманного квадрата равна, примерно, , но химической формулы, в которой атомы водорода соединяют атомы ванадия, нет. Нам тоже пока неизвестна структура атома ванадия, но его ядро уже имеется (рис. 111).

 

 

 

Рис. 111. Схема ядра атома ванадия

 

Обращаем внимание на то, что новая российская теория микромира уже позволяет видеть структуры ядер атомов с разрешающей способностью на 5 порядков большей, чем это демонстрируют современные электронные микроскопы.

Протоны обозначены светлыми сферами (рис. 111). Все они на поверхности ядра и с каждым из них взаимодействует линейно электрон. Если рядом с ванадием будут атомы водорода, то они будут выполнять роль соединительных звеньев между атомами ванадия. Сразу возникает вопрос: какое химическое соединение они образуют? Но авторы фотографии ничего не пишут об этом, поэтому нет оснований доверять их интерпретации визуальной информации, представленной на фото (рис. 109). Мы уже пояснили, что атомы водорода не бывают в свободном состоянии, а японцы показывают их на своём фото (рис. 109).

Уже представленный нами размер стороны шестиугольника ячейки графена (рис. 106, a), равный , даёт основание полагать, что размер стороны квадрата на японской фотографии (рис. 109) больше, размера стороны шестиугольника в структуре графена. Если экспериментальный размер стороны шестиугольника (рис. 106, d) отличается от теоретической величины в 41,14 раза, то экспериментальный размер японского квадрата будет отличаться от реального размера минимум в 100 раз. Поэтому возникает необходимость повторить японский эксперимент и точнее определить размер, указанный ими на рис. 109, и присутствие на их фото свободных атомов водорода.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Таким образом, российская теория микромира позволяет видеть структуры обитателей микромира на 3-5 порядков глубже, чем это делают современные сканирующие микроскопы. Благодаря этому информация об обитателях микромира приобретает замкнутый характер и лишает нас возможности сомневаться в её достоверности.