2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




На страницу 1, 2  След.
 
 Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение28.11.2018, 03:22 
Сейчас читаю электронный учебник С. Т. Жуков (он на сайте МГУ есть) и там есть предложение "Если рассматривать в такой " микроскоп" кристаллик соли или сахара все с большим и большим увеличением, то, в конце концов, мы обнаружим что в состав этого кристаллика входят очень маленькие частички шарообразной формы.

Возник вопрос, все ли атомы представляют собою форму шариков? Я просто видел изображения электронных оболочек, и некоторые, по форме (если они так и выглядят на самом деле), смутно напоминают шарики. Единственный элемент, атомы которого на изображении реально похожи на шарик - это водород.

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение28.11.2018, 08:41 
Как правильно сказал madschumacher в соседней теме https://dxdy.ru/post1356923.html#p1356923, смотреть на атомы можно очень разными способами, поэтому картинка может довольно сильно отличаться.

Ядра мы не можем увидеть ни одним современным методом (пики на нейтронограммах не в счёт). Поэтому на реально получаемых изображениях мы видим только сгусток электронной плотности. В большинстве случаев мы увидим нечто примерно круглое, плотность которого максимальна в центре и убывает к краям. Можно ли называть это шариком -- дело вкуса. Иногда у атомов с незаполненными электронными оболочками видны выраженные лепестки электронной плотности. Помимо делокализации электронов в пространстве, свою роль вносит и тепловое движение атомов.

На практике, изображая атом в моделях структуры, часто действительно изображают шарик, в котором сосредоточено, скажем, 75% электронной плотности атома.

Но поскольку тепловые колебания чаще всего разные в разных направлениях, то чаще всего рисуют "тепловой эллипсоид", т.е. трёхосный эллипсоид, который с заданной доверительной вероятностью охватывает положение центра тяжести атома.

И одно, и другое изображение является условным, схематическим. Надо понимать, что электронная плотность убывает в пространстве постепенно и никакой чёткой границы у атома быть не может (иначе не могло бы быть и химической связи).

Effectx01 в сообщении #1357246 писал(а):
Единственный элемент, атомы которого на изображении реально похожи на шарик - это водород.
Эти изображения, опять же, чисто схематические. На самом деле атом водорода как раз больше всего подвержен искажениям структуры из-за того, что там всего один электрон и, следовательно, например, если ушло всего 0,2е электронной плотности, то уже на 20% картинка должна измениться. Из-за этого определение положения и формы атомов водорода как раз труднее всего.

У более тяжёлых элементов атомы более круглые.

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение04.01.2019, 08:42 
Аватара пользователя
Изолированные атомы сферически симметричны.

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение04.01.2019, 18:13 
Аватара пользователя
Бейдер. Атомы в молекулах.
    Картинка с обложки (цветная, в книге чёрно-белые):

    Изображение

    Изображён монооксид углерода и боран.

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение04.01.2019, 22:38 
Аватара пользователя
Munin в сообщении #1365926 писал(а):
Изображён монооксид углерода и боран.[/list]

Изображены изоповерхности некоторых орбиталей в этих молекулах :)

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение04.01.2019, 22:47 
Аватара пользователя
Не орбиталей, а суммарной электронной плотности. Сама картинка с пояснениями на стр. 342.

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 08:57 
Аватара пользователя
Munin, Вы как-то не одобрили воображение электронов в виде синеньких тонких пленочек. А я тут прочитал, как надо моделировать электрон: надуть большой мыльный пузырь, окунуть кисточку в банку с синим зарядом, выкрасить пузырь, а потом проткнуть его. Для моделирования протона надо взять маленький пузырек и выкрасить его красным зарядом. Слой краски будет потолще и сила, значит, побольше. Подойдёт?

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 10:02 
Вспомнились слова Е.С. Фёдорова из статьи "Разум и инстинкт" в ж. "Природа" за 1915 год: "Человек, наконец, ... доходит до высшего положения -- решения стоящих перед ним вопросов путём математического анализа". И на краске экономия выйдет...

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 14:14 
Аватара пользователя
gris в сообщении #1366113 писал(а):
Munin, Вы как-то не одобрили воображение электронов в виде синеньких тонких пленочек.

Это когда, где и в каком контексте?

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 15:21 
Аватара пользователя
Munin, у меня не получилось сходу отыскать соответствующее сообщение. Оно где-то в теме про структуру электрона или похожей. Я помню Ваши слова, что современные физики представляют себе электроны не шариками, а формулами, и это более, чем наглядно. Но были где-то слова, что де представлять электронные облака в виде разноцветных пленочек тоже ошибка. Я запомнил это потому, что в какой-то не серьёзной теме сказал, что в школе представлял себе оболочки в виде голубеньких переливающихся пленочек. А когда через ?некоторое время прочитал Ваши слова, то в самомнении отнес их к себе. Но будучи сейчас ограниченным в интернете, не могу найти, хотя попробовал и снова с удовольствием перечитывап Ваши разъяснения.
Увы, не могу даже заключить в оффтопик этот текст.

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 16:30 
Аватара пользователя
Я вне контекста не могу сказать, что там было, но видимо, я имел в виду, что "плёночки" - хороший образ, но тоже недостаточно точный: это изоповерхности, а истина - некоторое плавное распределение во всём объёме. Хорошо иллюстрируемое "туманными облачками".

Но если держать в голове это, то "плёночки" могут стать очень говорящими и информативными, как в случае приведённой картинки.

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 19:14 
Аватара пользователя
получается что визуализация и наглядность совсем неопасны и для профессионал, и для любителя первоначального уровня. Физик может представить себе электрон хоть шариком, хоть туманностью, хоть плёночной конструкцией. Он осознает границы применения визуализации какой-то одной особенности объекта и не выставляет это на всеобщее обозрение без оговорок. А скорее всего ему Как вы говорили достаточно уравнений формул тензоров и прочих вещей которые совершенно недоступны любителю которому как раз выше крыши хватит наглядных трех разноцветных поросят в пушистом одеяле которые стабилизируют к варке ( вообще-то я произнес символизируют кварки).
труднее всего приходится слегка продвинутому человеку который интересуется современным состоянием моделей, описывающих мир. Научпоп его раздражает, учебник по КХД пугает. Без образов ему никак не обойтись. Я не про ТС, конечно. А проинедавний разговор про взрывы сверхновых. Мне кажется, что все эти приблизительные описания несостоятельны, как и рассказы на пальцах об электронах :-(

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 21:25 
Аватара пользователя
gris в сообщении #1366228 писал(а):
Физик может представить себе электрон хоть шариком, хоть туманностью, хоть плёночной конструкцией.

Ну что вы. Представляет его себе он математической конструкцией. А перечисленное - визуализации оной. (Кстати, нескольких.)

gris в сообщении #1366228 писал(а):
трех разноцветных поросят в пушистом одеяле

Прикольно.

Рекомендую вам научно-популярную лекцию
И. Иванов. Удивительный мир внутри атомного ядра.
https://www.youtube.com/watch?v=0pRVPREwyZ4 (видео 1 час 31 минута)
(Фонд поддержки фундаментальной физики при поддержке фонда Дмитрия Зимина «Династия», ФИАН. 11 сентября 2007.)

-- 05.01.2019 21:28:37 --

И лайт-версия учебника по КХД
Хелзен, Мартин. Кварки и лептоны.

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 22:11 
Аватара пользователя
А я слушаю тоже достаточно научно популярные лекции Дмитрия Казакова (не писателя) в проекте постнаука и другие лекции. Например, по астрофизике Сергея Попова. Много их, но мне надо те, которые можно просто слушать. У меня тлько маленький планшет, поэтому и Кварки и Лептоны осталась дома. Я её давно уже пробую читать.
Кстати, с некоторым переживанием прочел начало вашего сообщения, от слов "ну что вы". Я же написан ровно то же самое, что вы. Что физик может при желании представлять совершенно разные удобные визуализации, но они ему неопасны и скорее всего не нужны. У него есть математическая модель. А я, хоть и понимаю ущербность наглядных представлений скажем протон-протонной реакции, но и не могу без них обойтись. Так и хочется рассмотреть кварки и по ловить глюончики.

 
 
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 23:52 
Аватара пользователя
За С. Попова Изображение

Д. Казаков - хороший человек, но как популяризатор, имхо, тяжеловат и зануден. Но если он вам нравится - окей!

 
 
 [ Сообщений: 22 ]  На страницу 1, 2  След.


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group