Электродинамические механизмы формирования ковалентной связи в молекуле водорода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

СТАТЬЯ

на тему: «Электродинамические механизмы формирования ковалентной связи в молекуле водорода»

Крушев Александр Анатольевич

Крушев Денис Александрович

Крушев Дмитрий Александрович

Введение

Определение физических механизмов формирования ковалентных связей между атомами в молекулах является актуальной задачей.

Уравнение Шредингера для молекулы водорода удалось решить Heitler W. и London F [1]. Ими определено, что энергия связи между атомами в молекуле водорода зависит от расстояний между ядрами атомов E=E(R), характер связи между атомами существенно зависит от параллельной или противоположной ориентации магнитных моментов атомов, образование молекулы водорода возможно только при противоположных направлениях магнитных моментах атомов.

Объяснение физических механизмов ковалентной связи атомов в молекуле водорода, а так же объяснение физических механизмов ориентации магнитных моментов атомов в молекуле водорода в противоположных направлениях до настоящего времени не определено.

Объяснение физических механизмов формирования ковалентной связи в молекуле водорода, а так же механизмов ориентации и стабилизации магнитных моментов атомов в молекуле водорода строго в противоположных направлениях является актуальным и может оказать содействие в объяснении механизмов формирования ковалентных связей и механизмов формирования магнитных моментов сложных молекул.

Целью данной статьи является анализ физических механизмов формирования ковалентной связи между атомами в молекуле водорода и физических механизмов ориентации магнитных моментов атомов в молекуле водорода в противоположных направлениях.

1. Анализ физических механизмов ковалентной связи между атомами в молекуле водорода

Для анализа механизмов формирования связей между атомами в молекуле водорода примем, что атом водорода, соответствует модели атома Резерфорда-Бора-Зоммерфельда. Наличие в атоме водорода магнитного момента позволяет сделать предположение о наличии в атоме водорода ориентированного эквивалентного кругового тока электрона. Следовательно, в плоскости эквивалентного кругового тока электрона, в результате движения электрона, должно формироваться переменное электрическое поле и атом водорода должен представлять электрический осциллятор с переменным электрическим полем. Наличие в атоме водорода переменного электрического поля, позволяет предположить, что ковалентные связи между двумя атомами водорода формируются в результате электрических резонансных взаимодействий между атомами, как резонансными электрическими осцилляторами, рис.1.

электродинамика ковалентная связь атом водород

Рис. 1. Электродинамические взаимодействия между атомами в молекуле водорода: i₁ и i₂ - эквивалентные круговые токи электронов; P_m1 и P_m2 - магнитные моменты эквивалентных круговых токов электронов; 1₁, 2₁ и 1₂, 2₂ - точки взаимных резонансных расположений электронов; f₁ и f₂ - силы кулоновского притяжения между электроном одного атома и ядром второго атома

При нахождении электрона первого атома в точке 1₁, его отрицательное электрическое поле экранируется от второго атома положительным электрическим полем ядра первого атома. Следовательно, в момент нахождения электрона первого атома в точке 1₁, на электрон второго атома действует Кулоновская сила f₂ притягивающая электрон второго атома к ядру первого атома, и электрон второго атома может находиться в точке 2₁ на минимальном расстоянии от ядра первого атома. Соответственно, при нахождении электрона второго атома в точке 2₂, его отрицательное электрическое поле экранируется положительным полем ядра второго атома от первого атома. Следовательно, в момент нахождения электрона второго атома в точке 2₂, его отрицательное электрическое поле экранируется положительным полем ядра второго атома от первого атома. Следовательно, в момент нахождения электрона второго атома в точке 2₂ на электрон первого атома действует кулоновская сила f₁ притягивающая электрон первого атома к ядру второго атома, и электрон первого атома может находиться в точке 1₂, на минимальном расстоянии от ядра второго атома. Резонансное кулоновское притягивание электрона каждого атома к ядру второго атома формирует связь между атомами. Следовательно, для формирования устойчивой связи между атомами необходимо, чтобы взаимные переменные электрические поля атомов совпадали по частоте и находились в противофазе, что возможно при одинаковых энергиях электронов на энергетических уровнях в обоих атомах.

Наличие в атоме водорода магнитного момента, формируемого эквивалентным круговым током электрона, свидетельствует, что в атоме водорода должны быть и линии магнитной индукции. Следовательно, в молекуле водорода эквивалентные круговые токи каждого электрона i₁ и i₂ должны ориентироваться в соответствии с направлениями линий магнитной индукции эквивалентных круговых токов электронов друг относительно друга, что приводит к переворачиванию магнитных моментов P_m1 и P_m2 в противоположные стороны по отношению друг к другу.

Является важным, что в молекуле водорода ориентация магнитных моментов эквивалентных круговых токов обоих электронов в соответствии с направлениями линий магнитной индукции эквивалентных круговых токов обоих электронов стабилизирует эквивалентные круговые токи обоих электронов в одной плоскости и в противоположных направлениях движения. Это объясняет стабильность магнитного момента молекулы водорода.

2. Обсуждение

В молекуле водорода соответствие формирования ковалентной связи между атомами механизмам электродинамики и соответствие расположения в структурах атомов эквивалентных круговых токов электронов механизмам электродинамики [2] и [3] позволяет предположить, что формирование простых ковалентных связей между другими атомами и формирование магнитных моментов молекул нужно рассматривать в соответствии с механизмами электродинамики.

Объяснение механизмов формирования связей между атомами в молекулах и механизмов формирования магнитных моментов молекул является актуальным в химии, производстве магнитных материалов, объяснении механизмов электропроводимости и сверхпроводимости материалов и т.д.

Вывод

В результате анализа механизмов формирования связи между атомами в молекуле водорода определено, что механизм формирования ковалентной связи между атомами в молекуле водорода объясняется взаимодействием между атомами, как резонансными электрическими осцилляторами, что сопровождается резонансным кулоновским притягиванием электрона каждого атома к ядру второго атома. В молекуле водорода ориентация магнитных моментов атомов в противоположных направлениях вызвана ориентацией эквивалентных круговых токов обоих электронов в соответствии с линиями магнитной индукции друг друга.

Литература

1. Heitler, W.; London, F., Wechselwirkung neutraler Atome und homoopolare Bindung nach der Quantenmechanik // Zeitschrift fur Physik, Volume 44, Issue 6-7, pp. 455-472. 1927ZPhy...44..455H.

2. Крушев Дм. А., Крушев А. А., Крушев Д. А., Электромагнитные механизмы периодических изменений химических свойств атомов // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2011. № 2. Стр. 85-88. http://www.jurnal.org/articles/2011/phis2.html.

3. Крушев А. А., Крушев Д. А., Крушев Дм. А., Физические механизмы формирования дискретных магнитных моментов атомов // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2011. № 2. Стр. 89-93. http://www.jurnal.org/articles/2011/phis3.html.

Размещено на Allbest.ru