Глава 2. Межатомные расстояния - Божественный Космос


 Дьюи Б. Ларсон - Структура физической вселенной (том 2)

Глава 2: Межатомные расстояния

Уравнение 1 – 10 указывает, что расстояние между любыми двумя атомами в твердой совокупности – функция определенных вращений атомов. Поскольку каждый атом способен принимать любое из нескольких разных относительных ориентаций вращательных движений, из этого следует, что для каждой комбинации атомов имеется ряд определенных возможных вращений. Число возможных альтернатив увеличивается за счет двух дополнительных факторов, которые уже обсуждались. Как отмечалось в главе 10 тома 1, атом обладает вариантом вращения с обычным магнитным смещением и положительным электрическим смещением или со следующим более высоким магнитным смещением и отрицательным электрическим приращением. В любом случае, действующую величину, удельное вращение, можно изменить расширением движения на вторую единицу вибрации, как говорилось в главе 1.

При надлежащих условиях, можно реально осознавать каждый из многих вариантов величины удельного вращения и соответствующие величины межатомных расстояний. Но в любом конкретном наборе обстоятельств, одни комбинации вращений более вероятны, чем другие. В обычной практике число разных величин расстояния между одними и теми же двумя атомами относительно невелико, кроме каких-то особых случаев. Сейчас дела обстоят так, что из теоретических допущений мы можем вычислить небольшой набор вероятных межатомных расстояний для каждого элемента и соединения.

Бесспорно, было бы желательно детально оценить вероятные отношения так, чтобы результаты вычислений были как можно более индивидуальными, но предпринимать полное исследование вероятности отношений в этой работе было бы не осуществимо. В исследовании такой обширной области как структура физической вселенной, приходится не только отбирать раскрываемые темы, но и решать, до какой степени они будут освещаться. Возможно полезно скрупулезное рассмотрение отношений вероятности, входящих в физические ситуации, но время и усилие, требующиеся для выполнения этого проекта, бесспорно, будут огромными, а вклад в основные цели этого труда недостаточным, чтобы оправдать размещение таких больших ресурсов. Решения, насколько далеко должно заходить исследование в конкретных областях, должны приниматься время от времени по ходу работы, чтобы ограничить ее конечный объем.

В этой связи, хорошо бы указать, что вычисление уникального межатомного расстояния для каждого элемента или комбинации элементов никогда не будет возможно, даже когда будут четко установлены отношения вероятности, поскольку во многих случаях выбор из возможных альтернатив – это не только вопрос относительной вероятности, но и истории конкретного образца. Если в области физических условий, при которых выполняется эмпирическое исследование, устойчивы две или больше альтернативные формы, обработка, которой уже подвергался образец, играет важную роль в определении структуры.

Однако из этого не следует, что мы полностью препятствуем получению определенных величин межатомных расстояний. Хотя еще не существует количественной оценки относительных вероятностей, природа главных факторов, включенных в их определение, может быть выведена теоретически. В большинстве случаев, качественной информации достаточно, чтобы исключить все, кроме нескольких величин возможных вариаций конкретных вращений. Кроме того, имеется ряд отношений, посредством которых область изменчивости может быть сужена еще больше. Эти паттерны станут очевидными, когда в следующей главе мы будем исследовать расстояния в соединениях; они будут рассматриваться более детально.

Поскольку мы начинаем анализ факторов, определяющих межатомное расстояние, первое, что следует подчеркнуть, - мы имеем дело не с размерами атомов, мы оцениваем расстояние между положениями равновесия, которые занимают атомы при конкретных условиях. В главе 1 мы исследовали общую природу атомного равновесия. В этой и следующей главе мы увидим, как разные факторы, включенные в отношения между вращениями взаимодействующих атомов, влияют на точку равновесия; мы придем к величинам межатомных расстояний при статических условиях. Затем, в главах 5 и 6, мы будем развивать количественные отношения, которые позволят определить, какие изменения происходят в расстояниях равновесия, когда вмешиваются внешние силы в виде давления и температуры.

Как мы видели в предыдущем томе, все атомы и совокупности материи подвергаются действию двух противоположных сил общей природы: гравитации и последовательности естественной системы отсчета. Это и есть те первичные силы (или движения), которые определяют ход физических событий. Вне гравитационных пределов самых больших совокупностей, движение наружу за счет последовательности естественной системы отсчета превышает движение вовнутрь под действием гравитации. Такие совокупности, главные галактики, удаляются друг от друга со скоростями, увеличивающимися с расстоянием. Внутри гравитационных пределов, гравитационное движение больше, и все атомы и молекулы движутся вовнутрь. В конечном счете, если ничего не вмешивается, движение вовнутрь несет каждый атом в пределах единицы расстояния другого атома, и перевороты направления, совершающиеся на границе единицы, приводят к установлению равновесия между движениями двух атомов. Межатомное расстояние – это расстояние между центрами атомов в состоянии равновесия. Это не определение размеров атомов, как считают сейчас.

Современная теория, рассматривающая межатомное расстояние как измерение “размера”, во многих отношениях схожа с теорией электронной “связи” молекулярной структуры. Подобно электронной теории, она базируется на ошибочном допущении. В данном случае, это допущение, что в твердом состоянии атомы пребывают в контакте. Как и электронная теория, она годится лишь для относительно небольшого числа веществ в их простой форме. Поэтому для объяснения отклонений наблюдаемых расстояний от тех, какими им положено быть, приходится прибегать к изобилию дополнительных и вспомогательных гипотез. Как говорится в учебниках, даже в металлах, которые с точки зрения теории являются самыми простыми структурами, имеется много трудных проблем, включая тот факт, что допускаемый “размер” меняется в зависимости от кристаллической структуры. Некоторые дальнейшие аспекты этой ситуации будут рассматриваться в главе 3. 

Сходство между этими двумя ошибочными теориями не связано с отсутствием адекватных основ и природой трудностей, с которыми они сталкиваются.  Оно расширяется до решения этих трудностей, в то время как те же принципы, выведенные из постулатов Обратной Системы для рассмотрения образования молекул химических соединений, будучи приложены другим способом, являются общими рассуждениями, управляющими величиной внутриатомного расстояния в элементах и соединениях. Бесспорно, все совокупности электроотрицательных элементов обладают скорее молекулярным составом, чем атомным, поскольку молекулярное требование - отрицательное электрическое смещение атома такого элемента должно уравновешиваться эквивалентным, положительным смещением для достижения устойчивого равновесия в пространстве - должно применяться и к комбинации с подобным атомом. Как мы видели при исследовании структурной ситуации, электроположительные элементы не подвергаются такому ограничению, но во многих случаях, молекулярный (со сбалансированной ориентацией) вид структуры превалирует над электроположительной структурой по причине сопутствующих факторов, влияющих на относительную вероятность. Вследствие того факта, что расстояния следуют структурному паттерну, разные способы ориентирования атомных вращений, которые обсуждались в главе 18 тома 1, с небольшими модификациями за счет конкретных условий, существующих в совокупностях элементов, определяют способ, как атомы элемента могут комбинироваться друг с другом и действующие величины конкретных вращений в этих комбинациях.

На первый взгляд, конкретные вращения электроположительных элементов основываются на смещениях вращения, описанных в главе 10 тома 1. Там где межатомная ориентация представляет собой обычную положительную компоновку, смещения напрямую переводятся в конкретные вращения путем прибавления первичной единицы, и уменьшения величин приращения там, где вращение распространяется на вибрацию два. За исключением элементов группы 2А, которые, как уже отмечалось, являются предметом особых соображений из-за их низких магнитных смещений, все элементы Деления I следуют регулярному электроположительному паттерну конкретных вращений. Единственные нарушения - электрические вращения вторых и третьих элементов каждой группы, где точка перехода к вибрации два меняется между группами. Внутриатомные расстояния в этом делении приводятся в таблице 2.

Регулярный электроположительный паттерн относится и к Делению II, и ряд элементов группы 3А Деления II кристаллизуется на этой основе, с межатомными расстояниями, определяемыми так же, как и для Деления I. Однако, как отмечалось в томе 1, элементы Деления II обычно благоприятствуют магнитному типу ориентации в химических соединениях, потому что при увеличении смещения, обычная положительная ориентация становится менее вероятной. Те же соображения вероятности работают против положительной ориентации в элементах этого деления, но вместо использования в качестве альтернативы магнитной ориентации, эти элементы пользуются видом ориентации, доступным лишь тогда, когда все вращения каждого участника соединения идентичны друг другу. Такая компоновка переворачивает действующие направления вращений альтернативных атомов. Итоговое относительное вращение является комбинацией x и 8-x (или 4-x), как при нейтральной ориентации, а действующие конкретные вращения: 10 для вибрации один и 5 для вибрации два. Также обычна величина комбинации 5-10.

Таблица 2: Расстояния - Деление I 

Группа

Атомный
номер

Элемент

Конкретное вращение

Расстояние

Магнитное

Электрическое

Выч.

Набл.

 

2B

11

 

Натрий

 

3-2½
3-3

 

2

 

3,70

 

3,71

12

 

Магний

 

3-2½

 

 

3,17

 

3,21

13

 

Алюминий

 

3-2½

 

3

 

2,83

 

2,86

 

3A

19

 

Калий

 

4-3

 

2

 

4,49

 

4,50

20

 

Кальций

 

4-3

 

 

4,00

 

3,98

21

 

Скандий

 

4-3

 

4

 

3,18

 

3,20

22

 

Титан

 

4-3

 

5

 

2,95

 

2,92

 

3B

37

 

Рубидий

 

4-4

 

2

 

4,85

 

4,87

38

 

Стронций

 

4-4

 

 

4,32

 

4,28

39

 

Иттрий

 

4-4

 

 

3,64

 

3,63

40

 

Цирконий

 

4-4

 

5

 

3,18

 

3,23

 

4A

55

 

Цезий

 

4½-4½

 

2

 

5,23

 

5,24

56

 

Барий

 

5-4½

 

3

 

4,36

 

4,34

57

 

Лантан

 

4½-4½

 

4

 

3,70

 

3,74

58

 

Церий

 

5-4½

 

5

 

3,61

 

3,63

 

4B

89

 

Актиний

 

4½-5

 

4

 

3,79

 

3,76*

90

 

Торий

 

4½-5

 

5

 

3,52

 

3,56

Обратный вид структуры появляется в объемно-центрированных кубических кристаллических формах хрома и железа, которые сосуществуют с регулярными положительными шестиугольными или гранецентрированными структурами. Первые элементы соответствующих групп Деления II, ванадий и ниобий, сочетают положительные и обратные ориентации. Выше ниобия, в общих формах элементов Деления II, положительная ориентация не появляется, по крайней мере, в тех структурах, которыми ограничивается нынешнее обсуждение. И все элементы принимают обратную ориентацию, кроме европия и иттербия, которые сочетают обратную ориентацию с одним определенным вращением; то есть, полностью отсутствует электрическое смещение вращения, как у элементов инертного газа.

На основании соображений, обсужденных в главе 1, среднее действующее конкретное вращение для таких комбинаций вращения принимается как геометрическое среднее двух компонентов. Если ориентации одинаковы и отличаются только по величине, как в комбинации 5-10, и в комбинациях магнитных вращений, с которыми мы столкнемся позже, равновесие достигается обычным способом. Если включаются два разных электрических вращения, двухатомная пара не может достичь пространственного равновесия индивидуально, но они создают групповое равновесие, аналогичное тому, которое достигается, когда n одновалентных атомов каждый комбинируются внутри одного атома валентности n.

Расстояния Деления II показаны в Таблице 3. 

Таблица 3: Расстояния - Деление II 

Группа

Атомный
номер

Элемент

Конкретное вращение

Расстояние

Магнитное

Электрическое

Выч.

Набл.

 

3A

 

23

Ванадий

 

4-3

 

6-10

 

2,62

 

2,62

 

24

Хром

 

4-3

 

7

 

2,68

 

2,72

 

4-3

 

10

 

2,46

 

2,49

 

25

Марганец

 

4-3

 

8

 

2,59

 

2,58

 

26

Железо

 

4-3

 

 

2,56

 

2,57

 

4-3

 

10

 

2,46

 

2,48

 

27

Кобальт

 

4-3

 

9

 

2,52

 

2,51

 

28

Никель

 

4-3

 

 

2,49

 

2,49

 

3B

 

41

Ниобий

 

4-4

 

6-10

 

2,83

 

2,85

 

42

Молибден

 

4-4½

 

10

 

2,72

 

2,72

 

43

Технеций

 

4-4½

 

10

 

2,73

 

2,73*

 

44

Рутений

 

4-4½

 

10

 

2,73

 

2,70

 

45

Родий

 

4-4

 

10

 

2,66

 

2,69

 

4-4½

 

10

 

2,73

 

2,76

 

46

Палладий

 

4-4½

 

10

 

2,73

 

2,74

 

4A

 

59

Празеодимий

 

5-4½

 

5

 

3,61

 

3,64

 

60

Неодим

 

5-4½

 

5

 

3,61

 

3,65

 

62

Самарий

 

5-4½

 

5

 

3,61

 

3,62*

 

63

Европий

 

4½-5

 

1-5

 

3,96

 

3,96

 

64

Гадолиний

 

5-4½

 

5

 

3,61

 

3,62

 

65

Тербий

 

5-4½

 

5

 

3,61

 

3,59

 

66

Диспрозий

 

5-4½

 

5

 

3,61

 

3,58

 

67

Гольмий

 

4½-5

 

5

 

3,52

 

3,56

 

68

Эрбий

 

4½-5

 

5

 

3,52

 

3,53

 

69

Тулий

 

4½-5

 

5

 

3,52

 

3,52

 

70

Иттербий

 

4½-4½

 

1-5

 

3,86

 

3,87

 

71

Лютеций

 

4½-5

 

5

 

3,52

 

3,50*

 

4B

 

91

Протактиний

 

4½-5

 

5-10

 

3,22

 

3,24*

 

92

Уран

 

4½4½

 

10

 

2,87

 

2,85

 

93

Нептуний

 

4½-4½

 

5

 

3,43

 

3,46*

 

94

Плутоний

 

4½4½

 

5-10

 

3,14

 

3,15*

 

95

Америций

 

4½-4½

 

5

 

3,43

 

3,46*

 

96

Кюрий

 

4½-4½

 

5-10

 

3,14

 

3,10*

 

97

Берклий

 

4½-4½

 

5

 

3,43

 

3,40*

 Из-за большей вероятности комбинаций электроположительных видов, характеристики Деления II переносятся на первые элементы Деления III, и эти элементы, никель, палладий и лютеций, включены в таблицу. Некоторые подобные модификации обычных границ деления уже отмечались в связи с другими темами.

Общее итоговое вращение материального атома – это вращение с положительным смещением; то есть, со скоростью меньше единицы. Как таковое, такое смещение обычно приводит к изменению положения в пространстве.  Однако внутри единицы пространства, все движение является движением во времени. Следовательно, ориентация атома с целью пространственно-временного равновесия существует в трех измерениях времени. Как мы видели в исследовании межрегиональной ситуации в главе 12 тома 1, каждое из измерений индивидуально контактирует с пространством региона вне единицы расстояния. В той степени, в которой движение в измерении времени действует вдоль линии контакта, оно является движением в эквивалентном пространстве. В противном случае, оно не обладает пространственным действием выше границы единицы. Из-за независимости трех измерений движения во времени, относительная ориентация электрического вращения любой комбинации атомов может быть одинаковой со всеми измерениями пространства или могут быть две или три разных ориентации.

У большинства уже обсужденных элементов, ориентация одинакова во всех измерениях пространства, а в исключениях альтернативные вращения симметрично распределяются в твердой структуре.  Система сил совокупности таких элементов однородна. Из этого следует, что любая совокупность атомов этих элементов обладает структурой, в которой составляющие организованы в одном из геометрических паттернов, возможных для равных сил: равновеликий кристалл. Все электроположительные элементы (Деления I и II) кристаллизуются в равновеликих формах, и за исключением некоторых, обладающих более сложными структурами, каждая кристаллическая форма этих элементов принадлежит одному или другому их трех типов: объемно-центрированной, кубической гранецентрированной или шестиугольной плотноупакованной структуры.

Сейчас мы переходим к другому главному подразделению элементов, электроотрицательному классу, элементам, чье нормальное электрическое смещение отрицательное. Здесь, система сил не обязательно однородна, поскольку самая вероятная компоновка в одном или двух измерениях может быть отрицательной ориентацией, прямой комбинацией двух отрицательных электрических смещений, аналогичной обще-положительным комбинациям. Нельзя иметь отрицательную ориентацию во всех трех измерениях. И если она существует в одном или двух измерениях, силы вращения атомов обязательно неоднородны. Контролирующий фактор – требование, чтобы общее итоговое смещение вращения материального атома как целого было положительным. Очевидно, что отрицательная ориентация во всех трех измерениях несовместима с этим требованием. Но если отрицательное смещение ограничивается одним измерением, совокупность обладает фиксированными атомными положениями в двух измерениях, с фиксированным средним положением в третьем измерении из-за положительного смещения атома в целом. Это приводит к кристаллической структуре, которая, по сути, эквивалентна одному из фиксированных положений во всех измерениях. Обычно, такие кристаллы не изомерны, поскольку межатомное расстояние в четном измерении обычно отличается от межатомного расстояния двух других. Если случится так, что расстояния во всех измерениях совпадают, в последующем обсуждении мы обнаружим, что симметрия пространства не является указателем на симметрию сил. 

Если отрицательное смещение совсем невелико, как у нижних элементов Деления IV, отрицательную ориентацию в двух измерениях можно иметь, если положительное смещение в третьем измерении превышает сумму двух отрицательных компонентов так, что итоговый результат все еще положительный. Здесь, относительные положения атомов фиксируются лишь в одном измерении, но средние положения в двух других измерениях постоянны по причине итогового, положительного смещения атомов. Совокупность таких атомов сохраняет большинство внешних характеристик кристалла, но при исследовании внутренней структуры, представляется, что атомы распределяются скорее случайно, чем в обычной упорядоченной компоновке кристалла. На самом деле, здесь имеется столько же порядка, сколько и в кристаллической структуре, но часть порядка пребывает скорее во времени, чем в пространстве. Такая форма материи определяется как стекловидная или стеклообразная форма, в отличие от кристаллической формы.

В этой связи, термин “состояние” часто употребляется вместо “формы”, но физическое состояние материи обладает и другим значением, основанном на других критериях. Поэтому, представляется целесообразным свести использование этого термина к одному применению. И стекла, и кристаллы пребывают в твердом состоянии.

Приступая к рассмотрению структур отдельных электроотрицательных элементов, мы будем начинать с Деления III. Общая ситуация в этом делении аналогична ситуации в Делении II, но отрицательность обычного электрического смещения вносит новый фактор в определение паттерна ориентации, поскольку самая вероятная ориентация электроотрицательного элемента может не существовать во всех трех измерениях. Как констатировалось раньше, если в данном наборе обстоятельств возможны две или более разных ориентаций, решающим фактором является относительная вероятность. Низкие смещения более вероятны, чем высокие. Простые ориентации более вероятны, чем комбинации. Положительная электрическая ориентация более вероятна, чем отрицательная. В Делении I, все эти факторы работают в одинаковом направлении. Положительная ориентация проста и обладает наименьшей величиной смещения. Следовательно, все структуры этого деления формируются на основе положительной ориентации. В Делении II, поле вероятности уже. Здесь, положительное смещение x больше, чем обратное смещение 8-x, и это работает против большей неотъемлемой вероятности простой положительной структуры. В результате, в этом делении обнаруживаются и положительные и отрицательные виды структур, наряду с комбинацией обоих.

В Делении III, отрицательная ориентация обладает статусом, похожим на статус положительной ориентации в делении II. Как простая ориентация, она обладает относительно большей вероятностью. Но она ограничена одним измерением. Следовательно, структуры Групп 3А и 3В Деления III неоднородны, с обратной ориентацией в двух других измерениях. Возможно сочетание двух видов ориентации. У меди и серебра, первых элементов соответствующих групп Деления III, кристаллы формируются на основе комбинированной ориентации, обладающей кубической симметрией. Как и в Делении II, элементы Групп 4А и 4В Деления III, кристаллизуются полностью на основе обратной ориентации. Таблица 4 приводит то, что может рассматриваться как правильные межатомные расстояния элементов Деления III

Таблица 4: Расстояния - Деление III 

Группа

Атомный
номер

Элемент

Удельное вращение

Расстояние

Магнитное

Электрическое

Выч.

Набл.

 

3A

 

29

Медь

 

4-3

 

8-10

 

2,53

 

2,55

 

30

Цинк

 

4-4

 

7

 

2,90

 

2,91

 

4-4

 

10

 

2,66

 

2,66

 

31

Галлий

 

4-3

 

6

 

2,79

 

2,80

 

4-3

 

10

 

2,46

 

2,44

 

3B

 

47

Серебро

 

4-5

 

8-10

 

2,87

 

2,88

 

48

Кадмий

 

5-4

 

7

 

3,20

 

3,26*

 

5-4

 

10

 

2,94

 

2,97

 

49

Индий

 

5-4

 

6

 

3,33

 

3,37

 

5-4

 

6-10

 

3,21

 

3,24

 

4A

 

72

Гафний

 

4-4½

 

5

 

3,26

 

3,32

 

73

Тантал

 

4½-4½

 

10

 

2,87

 

2,86

 

74

Вольфрам

 

4-4½

 

10

 

2,73

 

2,74

 

75

Рений

 

4-4½

 

10

 

2,73

 

2,77*

 

76

Осмий

 

4-4½

 

10

 

2,73

 

2,73

 

77

Иридий

 

4-4½

 

10

 

2,73

 

2,71

 

78

Платина

 

4-4½

 

10

 

2,73

 

2,77

 

79

Золото

 

4½-4½

 

10

 

2,87

 

2,88

 

80

Меркурий

 

4-4½

 

5-10

 

2,98

 

3,00

 

4½-4½

 

5

 

3,43

 

3,47

 

81

Таллий

 

4½-4½

 

5

 

3,43

 

3,45

 Хотя в Делении IV вероятность отрицательной ориентации больше, чем в Делении III, за счет меньших величин смещения, этот вид структуры редко появляется в кристаллах низкого деления. Причина в следующем: Если у элементов с низким смещением существует такая ориентация, она существует в двух измерениях, и создает скорее стекловидную или стеклообразную совокупность, чем кристалл. Обратная ориентация не подвергается никакому ограничивающему фактору такой природы, но она менее вероятна при низких смещениях. За исключением группы 4А, где она продолжает доминировать, такая ориентация менее часта по мере уменьшения смещения. Там же, где она существует, она все больше и больше комбинируется с другим видом ориентации. В результате этих ограничений, применимых к более вероятным видам ориентации, многие структуры деления IV формируются на основе вторичной, положительной ориентации, комбинации двух смещений 8 - x.

В электроположительных делениях, вторичная, положительная ориентация не возможна, поскольку в этих делениях 8 - x отрицательная, и подобно самой отрицательной ориентации, отрицательная комбинация 8 - x  должна принимать подчиненную роль в одном или двух измерениях асимметричной структуры. Такая кристаллическая структура не может соперничать с высокой вероятностью симметричных электроположительных кристаллов и, следовательно, не существует. Однако в электроотрицательных делениях, смещение 8 – x положительное, и здесь нет ограничений, кроме тех, которые возникают за счет высоких величин смещения.

Действующее смещение вторичной, положительной ориентации даже больше, чем можно было бы ожидать от величины количества 8 – x, поскольку изменение нулевых точек для двух противоположно направленных движений тоже направлено противоположно, и новые нулевые точки находятся на расстоянии 16–ти единиц смещения друг от друга. Итоговое результирующее смещение равно 16 – 2x, и соответствующее удельное вращение 18 – 2x. В Делении IV, числовые величины последнего выражения лежат в области от 10 до 16. За счет низкой вероятности таких высоких вращений, вторичная, положительная ориентация ограничена одним или половиной измерения, несмотря на ее положительный характер. В Делении III, смещения 8 – x ниже, но в этом случае они слишком низкие. Двух единичное разделение нулевых точек (16 единиц смещения) не может поддерживаться до тех пор, пока действующее смещение не станет равно, по крайней мере, 8-ми (одной полной трехмерной единице). Поэтому, вторичная, положительная ориентация ограничена делением IV.

Особый вид структуры возможен лишь у тех элементов, которые обладают смещением вращения в четыре единицы в электрическом измерении. Эти элементы находятся на границе между Делениями III и IV, где одинаково вероятны вторичные, положительные и обратные ориентации. При таких условиях, другие элементы кристаллизуются в шестиугольные или четырехугольные структуры, использующие разные ориентации в разных измерениях. Однако у 4-х элементов с такими смещениями, две ориентации создают  одинаковое удельное вращение: 10. Следовательно, межатомное расстояние в этих кристаллах одинаково во всех измерениях, и кристаллы однородны, хотя силы вращения в разных измерениях не носят одинакового характера. Молекулярная компоновка в этом кристаллическом паттерне, ромбовидная структура, демонстрирует истинную природу сил вращения. Внешне этот кристалл нельзя отличить от однородных кубических кристаллов, но аналогичная объемноцентрированная структура имеет атом в каждом углу куба и один в центре куба, в то время как ромбовидная структура оставляет противолежащие углы открытыми для приспособления к необычной проекции сил во вторичном, положительном измерении.

У низких элементов Деления IV, пребывающиих выше области обратного вида ориентации, нет доступной альтернативы для комбинации с вторичной, положительной ориентацией. Поэтому, кристаллы этих элементов не обладают действующим электрическим вращением в оставшихся измерениях. Относительное удельное вращение в этих измерениях равно единице, как и у всех элементов инертного газа. Наиболее общие расстояния у совокупностей элементов Деления IV показаны в Таблице 5.

Таблица 5: Расстояния - Деление IV 

Группа

Атомный
номер

Элемент

Удельное вращение

Расстояние

Магнитное

Электрическое

Выч.

Набл.

 

2B

 

14

Кремний

 

3-3

 

5-10

 

2,31

 

2,35

 

15

Фосфор

 

3-3

 

10

 

2,19

 

2,2

 

3-4

 

3-4

 

1

 

3,46

 

3,48*

 

16

Сера

 

3-3

 

10

 

2,11

 

2,07

 

3-3

 

1

 

3,21

 

3,27*

 

17

Хлор

 

3-3

 

16

 

1,92

 

1,82

 

3-3

 

1-16

 

2,48

 

2,52

 

3A

 

32

Германий

 

4-3

 

10

 

2,46

 

2,43

 

33

Мышьяк

 

4-3

 

12

 

2,37

 

2,44*

 

4-3

 

10

 

2,46

 

2,51

 

34

Селен

 

4-3

 

14

 

2,32

 

2,32

 

3-4

 

1

 

3,46

 

3,46

 

35

Бром

 

4-3

 

16

 

2,25

 

2,27

 

3-4

 

1

 

3,46

 

3,30

 

3B

 

50

Олово

 

4½-4

 

10

 

2,80

 

2,80

 

5-4

 

5-10

 

3,22

 

3,17

 

5-4

 

10

 

2,94

 

3,02

 

51

Сурьма

 

5-4

 

12

 

2,83

 

2,87

 

5-4

 

4-10

 

3,34

 

3,36*

 

52

Теллур

 

5-4½

 

14

 

2,82

 

2,86

 

5-4½

 

1-10

 

3,71

 

3,74

 

53

Йод

 

5-4

 

16

 

2,68

 

2,70

 

5-4

 

1-16

 

3,54

 

3,54

 

5-4

 

1

 

4,46

 

4,41*

 

4A

 

82

Свинец

 

4½-4½

 

5

 

3,43

 

3,49

 

83

Висмут

 

4½-4½

 

5

 

3,43

 

3,47*

 

4½-4½

 

5-10

 

3,14

 

3,10

 

84

Полоний

 

4½-4½

 

5

 

3,43

 

3,40*

 Вплоть до этого момента, не уделялось никакого внимания элементам с атомным номером ниже 10, поскольку силы вращения этих элементов подвергаются определенным конкретным влияниям, что делает желательным их отдельное обсуждение. Одна причина отклонения от нормального поведения – маленький размер вращающихся групп. В больших группах различаются четыре измерения, и за исключением некоторых перекрываний, каждое измерение обладает своими характерными комбинациями сил, что мы видели в предыдущих параграфах. Однако в группе из 8-ми элементов, вторые серии четырех элементов, которые обычно составляли бы деление III, на самом деле находятся в положении Деления IV. В результате, до некоторой степени, эти четыре элемента обладают свойствами обоих делений. Аналогично, элементы этих групп Деления I могут работать, как будто бы они являются членами Деления III. Вторичное влияние, действующее на силы и кристаллические структуры элементов низких групп, - бездействие сил вращения в конкретных измерениях, упомянутых раньше.

 Удельное вращение двух единиц не действует в положительном направлении. Причина этого раскрывается в уравнении 1 – 1. Применяя это уравнение, мы находим, что действующая сила вращения (ln t) для t = 2 составляет 0,693, что меньше, чем противоположная пространственно-временная сила, равная 1. Следовательно, итоговая действующая сила удельного вращения, равная 2, ниже минимальной величины для действия в положительном направлении. Чтобы создавать действующую силу, удельное вращение должно быть достаточно высоким, чтобы сделать ln t больше единицы. Это достигается во вращении 3.

Удельное магнитное вращение группы 1В, включающее лишь два элемента, водород и гелий, и 8 элементов группы 2А, начиная с лития, сочетает величины 3 и 2. Если величина 2 применяется к вспомогательному вращению (3-2), одно измерение не активно; если она применяется к основному вращению (2-3), не активны два измерения. Это уменьшает силу, оказываемую каждым атомом, до 2/3  нормальной величины в случае одного неактивного измерения и до 1/3  для двух не активных измерений. Межатомное расстояние пропорционально квадратному корню произведения двух вовлеченных сил. Следовательно, уменьшение в расстоянии тоже равно 1/3 на каждое не активное измерение.

Поскольку электрическое вращение не является базовым движением, а обратным вращением магнитно-вращающейся системы, ограничения, которым подвергается базовое вращение, не работают. Электрическое вращение просто изменяет магнитное вращение, и низкая величина силы, свойственная удельному вращению 2, проявляется как межатомное расстояние, большее чем то, которое превалировало бы, если бы электрического смещения вообще не было (единицы удельного вращения).

Теоретические величины межатомных расстояний элементов низких групп сравниваются с измеренными величинами в Таблице 6.

Цифры в скобках в колонке 4 этой таблицы указывают на действующее число измерений. Таким образом, обозначение 3(1), показанное для водорода, означает, что этот элемент обладает удельным магнитным вращением 3, действующим лишь в одном измерении.

За исключением того, когда кристаллы равновелики, в связи с измерениями расстояния элементов нижних групп имеется много неопределенности. Зафиксированные многие другие дополнительные величины тоже включены в таблицу. Эта ситуация будет подробнее обсуждаться в главе 3, где мы воспользуемся измерениями расстояний между похожими атомами, которые являются составляющими химических соединений. 

Таблица 6: Расстояния – Элементы нижней группы 

Группа

Атомный
номер

Элемент

Удельное вращение

Расстояние

Магнитное

Электрическое

Выч.

Набл.

 

1B

 

1

Водород

 

3(1)

 

10

 

0,70

 

0,74*

 

2

Гелий

 

3(1)

 

1

 

1,07

 

1,09

 

*2A

 

3

Литий

 

2½-2½

 

2

 

3,05

 

3,03

 

4

Бериллий

 

3(2)

 

 

2,282

 

2,28

 

5

Бор

 

3(2)

 

5

 

1,68

 

1,74*

 

3-3

 

10

 

2,11

 

2,03*

 

6

Углерод (алмаз)

 

3(2)

 

5-10

 

1,54

 

1,54

Углерод (графит)

 

3(2)

 

1

 

1,41

 

1,42

 

3-3

 

1

 

3,21

 

3,40

 

7

Азот

 

3(1½)

 

10

 

1,06

 

1,06

 

3-3

 

1

 

3,21

 

3,44*

 

8

Кислород

 

3(1½)

 

10

 

1,06

 

1,15*

 

3-3

 

1

 

3,21

 

3,20*

 

9

Фтор

 

3(2)

 

 

 

 

 

 

 

10

 

1,41

 

1,44*

Как указывалось во вводных параграфах этой главы, мы еще не в том положении, когда можем определять, каким будет межатомное расстояние для любого данного элемента при данном наборе условий. Обсужденные теоретические соображения во многих случаях реально дают конкретные величины, но в других примерах имеется неопределенность, поскольку наблюдаемой структуре соответствуют две или больше теоретически возможных компоновок смещения. И в теоретической, и в экспериментальной области происходит непрерывный прогресс, и можно ожидать, что неопределенности постепенно сведутся к минимуму, упомянутому раньше. В ходе процесса, обязательно произойдут изменения в отождествлениях наблюдаемых расстояний с теоретически возможными структурами. Сравнение таблиц 1-6 с соответствующими таблицами первого издания было бы интересно как указание на природу и величину изменений, которые произошли в нашей точке зрения на ситуацию с межатомным расстоянием за последние двадцать лет, и, посредством расширения, как указание на объем изменения, которое можно ожидать в будущем.

Такое сравнение показывает, что модификации начальных выводов, которые требуются сейчас, в свете доступной дополнительной информации, почти полностью совпадают с теми, которые возникли в результате лучшего теоретического понимания поведения удельных магнитных вращений выше действующей величины 4. Несколько изменений требуется либо в магнитных, либо в электрических величинах в тех комбинациях вращения, в которых удельное магнитное вращение равно 4-4 или меньше.

Одной из сбивающих с толку ситуаций вращения, как это представлялось во время первой публикации, была кажущаяся обратной последовательность удельного магнитного вращения в Группах 4А и 4В. В то время считалось, что величины 4½ и 5 удельного вращения соответствуют одинаковому смещению 4, с той лишь разницей, что в случае величины 4½ вращение распространяется на две единицы вибрации, а последнее приращение удельного вращения в этом случае равно только половине размера. Следующее приращение на половину единицы, если бы оно было возможно, привело бы вращение 4½ назад, к величине 5. Таким образом, представлялось, что последовательность удельных вращений выше 4½-4 была бы 4½-4½, 5-4½, 5-5, и так далее. Но тенденция идет в противоположном направлении. По мере увеличения атомного номера, вместо движения к более высоким величинам происходит движение к меньшим величинам. Это было очевидно уже во время публикации первого издания, поскольку меньшие межатомные расстояния ряда элементов от вольфрама до платины не могли приниматься в расчет до тех пор, пока магнитное удельное вращение не падало назад к 4-4½ с более высоких уровней предшествующих элементов Группы 4А. Тенденция уменьшения оказалась еще важнее, когда стали доступны расстояния для дополнительных элементов Группы 4В, поскольку некоторые из величин указывали на удельные магнитные вращения 4–4 или даже 4-3½.

Случилось так, что продолжение тенденции к низким величинам в более поздних данных повлияло на прояснение ситуации. Сейчас очевидно, что в доступной части Групп 4А и 4В удельное вращение 5–5 не достигается. (Рассмотрения, которые будут обсуждаться позже, показывают, что удельное вращение 5-5 было бы нестабильным.) Низкие величины в Группах 4А и 4В возникают не в результате уменьшения магнитного смещения, а за счет сдвига существующих единиц смещения с вибрации один к вибрации два, процесс, который наполовину уменьшает удельное вращение единиц. На основе вибрации один, смещения вращения 4-3 соответствует удельным вращениям 5-4. Переход последующих единиц смещения к вибрации два, без изменения числа единиц смещения, выливается в ряды удельных вращений 5-4, 4½-4, 4-4½, 4-4, и так далее. Подобные серии с одной дополнительной единицей смещения проходят через величины 5-4½, 4½-5, 4½-4½, 4½-4, и так далее, а затем следуют тому же пути, что и серии с более низким смещением.

Модификации, сделанные в теоретических величинах вращения, относятся к элементам двух групп с самым высоким вращением, поскольку публикация первого издания является результатом рассмотрения ситуации в свете нового понимания тенденции удельного вращения. Общий паттерн в Группе 4А сейчас видится как серии от 5-4½ до 4-4½, с возвращением к 4½-4½ у низких электроотрицательных элементов. Насколько определено сейчас, Группа 4В следует тому же паттерну, но продвинутому на один шаг, то есть она начинается с 4½-5, а не с 5-4½.

Разница в межатомном расстоянии, соответствующая одному из шагов в процессе перехода, относительно мала. И в свете значительной вариации в экспериментальных величинах представлялось целесообразным принять во внимание вероятность комбинаций, таких как удельное вращение 4½-5 одного из пары атомов и 4½-4½ другого. Ясно, что такие комбинации существуют у некоторых элементов низких групп, например, у натрия, и, возможно, играют определенную роль в более высоких группах. Например, большинство зафиксированных расстояний у гольмия и эрбия лучше согласуются с комбинацией 5-4½ и 4½-5, чем с какой-либо из них по отдельности. Однако теоретически возможны все приведенные величины, и единственная проблема в этом и в других подобных случаях, какая теоретическая величина соответствует наблюдаемому расстоянию. Ответам на этот вопрос придется подождать оценки теоретических вероятностей или разрешения экспериментальных неясностей.

Многим вопросам, касающимся структур альтернативных кристаллов, тоже придется подождать большей информации из теории или эксперимента, особенно если рассматриваются кристаллические формы, существующие лишь при высоких температурах или давлениях. Однако в этой области уже имеется большой объем информации. Ее можно связать с теоретической картиной, как только у кого-то появится время и желание выполнить эту задачу.



Эзотерические консультации он-лайн

Комментарии: (0)   Оценка:
Пока комментариев нет


Все права защищены (с) divinecosmos.e-puzzle.ru

Сайт Дэвида Уилкока

Яндекс.Метрика



Powered by Seditio