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




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение28.11.2018, 03:22 


08/12/15
61
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение28.11.2018, 08:41 


19/11/18
15
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение04.01.2019, 08:42 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1995
Минск, Беларусь
Изолированные атомы сферически симметричны.

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение04.01.2019, 18:13 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
68313
Бейдер. Атомы в молекулах.
    Картинка с обложки (цветная, в книге чёрно-белые):

    Изображение

    Изображён монооксид углерода и боран.

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение04.01.2019, 22:38 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1995
Минск, Беларусь
Munin в сообщении #1365926 писал(а):
Изображён монооксид углерода и боран.[/list]

Изображены изоповерхности некоторых орбиталей в этих молекулах :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение04.01.2019, 22:47 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
68313
Не орбиталей, а суммарной электронной плотности. Сама картинка с пояснениями на стр. 342.

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 08:57 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


13/08/08
13478
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 10:02 


19/11/18
15
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...

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 14:14 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
68313
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 15:21 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


13/08/08
13478
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 16:30 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
68313
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 19:14 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


13/08/08
13478
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 :-(

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 21:25 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
68313
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 22:11 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


13/08/08
13478
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Все ли атомы имеют шарообразную форму?
Сообщение05.01.2019, 23:52 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
68313
За С. Попова Изображение

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

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 22 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, Toucan, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

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