Модель атома углерода

Проекты участника antol. Геометрия. Смысл. Язык.

Модератор: antol

Модель атома углерода

Сообщение antol » Сб янв 11, 2014 11:58

© Федор Пи. «Модель атома углерода.»

Изображение
Модель электронной оболочки атома углерода представляет собой сосуществование на одном торе четырех орбиталей с полуцелым отношением 3:2 кругового и радиального количеств оборотов.
antol
Администратор форума
 
Сообщений: 936
Зарегистрирован: Пт окт 27, 2006 12:32

Re: Модель атома углерода

Сообщение antol » Сб янв 11, 2014 11:58

Немного философии.
Представляемая модель внешней электронной оболочки атома улерода является геометрической. Модель построена на использовании трех принципов.
Во-первых, это инерционность движения с постоянной кривизной, представляющее собой круговое движение. Инерционность означает отсутствие поступления энергии извне для поддержания движения. Человеческий разум не верит в истинность этого утверждения. Мешает Земная сила тяжести.
Второй принцип - это существование нечто иного.
Третим принципом является применимость второго принципа к первому принципу. А это позволяет строить различающиеся круговые движения, параллелить их, вкладывать одно круговое движение в другое, образуя геометрическую фигуру винтового тора.

Ничего больше кроме этих трех принципов, начал Священной Геометрии (СГ, Sacral Geometry) и не требуется для конструирования. Разве что только использование конкретных количественных значений.
Изображение
На рисунке траекторией коричнего цвета представлен пример винтового тора. Синие кольца представляют схему невидимого тора, построенного из двух круговых движений: большего - кругового и меньшего - радиального, вдоль стенок которого проложена траектория.
antol
Администратор форума
 
Сообщений: 936
Зарегистрирован: Пт окт 27, 2006 12:32

Re: Модель атома углерода

Сообщение antol » Сб янв 11, 2014 11:59

Некоторые свойства орбиталей на торе.
В предыдущей моей работе "Модель полуцелого спина." http://www.xsp.ru/antol/Spin/SpinDef.html я рассказывал об орбиталях на винтовом торе, имеющих полуцелые значения отношений количеств оборотов кругового и радиального вращений и именуемых мною термином спин. Критики пишут мне, что под термином "спин" в физике понимается другое, никак не подпадающее под мою геометрическую интерпретацию. Пусть так, но отношение кругового и радиального количеств оборотов на винтовом торе тоже позволительно как-то именовать.

Некоторые свойства орбиталей на торе схожи со свойствами орбиталей атомных электронных оболочек. Например, парность, воможность построить несколько таких пар без взаимных пересечений, симметричность по нескольким осям. На рисунках ниже представлены примеры парных орбиталей, имеющих значения отношений количеств оборотов 1/2 и 3/2. Экземпляры таких орбиталей на торе предлагается именовать струнами. С позиции смыслов входящих в слово букв русского языка, струна - это структура, связывающая близкие одинаковости и имеющая невидимое свойство дискретности.
Изображение Изображение
Струны-орбитали симметричны относительно левой и правой сторон, симметричны относительно верха и низа. В паре орбитали приобретают еще одну ось симметрии, устраняющую дипольный момент передней и задней сторон конструкции струны. Орбитали 3/2 имеют дополнительные оси симметрии поворота конструкции на 120 градусов. При этом орбитали имеют некоторую свободу перемещения относительно друг друга в любом направлении.

Свойства схожи, а потому у меня появляется вопрос возможности построения демонстрационной модели электронной оболочки какого-либо атома химического элемента. Ответственно за структуру электронной оболочки атома, конечно, его ядро в центре атома. В моей модели я никак не касаюсь структуры ядра и механизмов взаимодействия ядра и орбиталей оболочки.
antol
Администратор форума
 
Сообщений: 936
Зарегистрирован: Пт окт 27, 2006 12:32

Re: Модель атома углерода

Сообщение antol » Сб янв 11, 2014 11:59

Демонстрационный флеш-ролик.
Для построения поясняющих рисунков я построил на технологии HML5 и JavaScript демонстрационный флеш-ролик, который доступен по ссылке http://www.xsp.ru/antol/Hexagon/Default.html Общий вид демонстрационного флеш-ролика можно видеть на рисунке.
Изображение
И хотя в демонстрационной модели не реализовано все что хотелось бы - это не столь и важно.

Моделью является не программный флеш-ролик, а принципы конструирования электронных атомных оболочек, позволяющие строить геометрические структуры из множества атомов, хорошо соотносящиеся с экспериментально полученными имеющимися данными меж-атомных расстояний и углов положения.

У меня в демонстрационной модели в качестве базового тора использован калиброванный тор со значением кругового радиуса в два раза больше радиального радиуса (R=2*r). Это конкретное соотношение, приводящее к отсутствию "дырки" в середине, не очень принципиально. Принципиальным является возможность вписать в тор куб, а это возможно геометрически осуществить в определенном диапазоне соотношений радиусов.
На заглавном рисунке статьи можно видеть вписанный в тор куб.
antol
Администратор форума
 
Сообщений: 936
Зарегистрирован: Пт окт 27, 2006 12:32

Re: Модель атома углерода

Сообщение antol » Сб янв 11, 2014 12:00

Элемент, рождающий углы.
Наиболее просто, на мой взгляд, вопрос решается для модели электронной оболочки атома химического элемента Углерода.

Углерод еще интересен тем, что в природе имеется два различных варианта кристаллической решетки, построеной только из атомов этого элемента. Построить геометрически эти варианты кристаллических морей из моделей атомов являются одной из целей моделирования.

Смысл слова море по смыслам входящих в его состав букв русского языка означает образ целостности, построенной из множества взаимосвязаных одновременно одинаковых и в тоже время различных элементов.
Наименование химического элемента углерод с позиции русского языка и существования двух структур "углородных" морей возможно несколько переиначить, как элемент, рождающий уголЪ, а не уголЬ.
antol
Администратор форума
 
Сообщений: 936
Зарегистрирован: Пт окт 27, 2006 12:32

Re: Модель атома углерода

Сообщение antol » Сб янв 11, 2014 12:00

Структура внешней оболочки.
Атом химического элемента углерод в таблице Менделеева принадлежит к элементам второго периода, имеющим максимально на внешнем электронном уровне восемь электронов. Атом углерода на внешнем уровне имеет четыре электрона.
Эти четыре валентных электрона моделируются симметрично располагаемыми на торе двумя парами полуцелых струн-орбиталей 3/2.

Геометрически все орбитали одинаковы и одновременно различны между собой, как бы имеют sp-гибридизацию. В этом варианте геометрически обеспечивается структурная равнозначность, симметричность и не пересечение орбиталей. Между этими четырьмя орбиталями имеются ниши, свободное пространство, в которые помещаются орбитали других атомов при химическом типе связывания.
Орбитали у меня нумерованы цветом: красный и зеленый - цвета первой пары, синий и черный - цвета второй пары, ортогональной первой красно-зеленой паре.
Изображение
Орбитали имеют внутреннее вращение. Орбитали также могут иметь колебательные смещения относительно друг друга в любом направлении по причине не жесткости конструкции и наличия промежутков между ними. Вся конструкция может иметь общее круговое вращение.

Построить на описанной конструкции атома многоэлементную структуру моря типа алмаз с тетраэдным взаиморасположением атомов достаточно просто. Нужно только увидеть в этой конструкции встроенный в нее куб, а далее ориентировать атомы в направлениях от центра этого куба по диагоналем к четырем противолежащим вершинам. На рисунке ниже представлен один из вариантов вписанного в тор куба, опирающегося своими углами на петли струн модели внешней электронной оболочки атома.
Изображение
Возможность вписать в тор куб определяется из геометрических отношений, представленных на рисунке ниже. Отсутствие "дырки" в середине тора не принципиально, так как вписать в тор куб возможно в некотором диапазоне соотношений радиусов тора.
Изображение Изображение
Точка О расположена в центре тора. Точка В находится на поверхности тора. Позиция точки А может быть найдена алгеброически по теореме Пифагора. Отрезок АВ имеет длину половины стороны куба. Отрезок ОА является половиной диагонали квадрата, а отрезок ОВ является половиной диагонали искомого куба.

На рисунках углы куба имеют цвета орбиталей, на которые они опираются, а стороны куба имеют переходящие цвета.
Изображение Изображение

Диагонали куба также представлены линиями, имеющими переходящие цвета.
Изображение Изображение
Используя другие петли орбиталей возможно построить еще два куба. Все эти кубы геометрически равноценны. Они имеют общий центр, совпадающий с центром тора и различаются лишь поворотом относительно какого-либо выделенного направления.
antol
Администратор форума
 
Сообщений: 936
Зарегистрирован: Пт окт 27, 2006 12:32

Re: Модель атома углерода

Сообщение antol » Сб янв 11, 2014 12:01

Тетраэдральная система координат.
Декартовая 3-х мерная система координат XYZ в действительности является не 3-х, а 6-ти мерной. В природе не существует отрицательных чисел, не существует отрицательных значений для расстояний, потому для указания направления по декартовым осям требуется указывать знак плюс или минус, а это удваивает количество используемых координатных осей.

Минимальное количество координатных осей для указания позиции в пространстве, имеющие только положительные значения смещений по координатным осям - это четыре. Такие координатные оси, например, могут быть построены из центра тетраэдра в направлении его вершин. Для построенного на орбиталях модели куба имеется два равнозначных альтернативных варианта построения тетраэдра на противолежащих (на красно-зеленых или сине-черных) вершинах куба.

На первом рисунке ниже представлен куб. На втором рисунке изображены два, построенных на основе куба, тетраэдра. Верхний тетраэдр построен на красных и зеленых вершинах куба, а нижний на синих и черных вершинах. На третьем рисунке представлены построенные на основе тетраэдров координатные оси двух альтернативных тетраэдных систем координат, представляющие собой направленные отрезки, исходящие из общего центра тетраэдров в направлении их вершин. На физическом плане есть только орбитали, и в этом смысле и куб, и тетраэдр, и система координат - это абстракция, т.е. мнимость.
Изображение Изображение Изображение
Построив тетраэдральную координатную систему для модели атома, построить далее многоэлементную структуру типа алмаз совсем несложно. Для этого следует взять один первый атом и расположить его в центре, а затем центры четырех следующих атома расположить на одинаковом расстоянии на четырех разных осях его тетраэдральной системы координат, ориентировав одну из осей их системы координат с направлением на центр первого атома структуры.
Изображение Изображение
Далее, смещаясь поочередно в позиции четырех включенных в структуру атомов, повторяем процедуру построения, учитывая при этом, что некоторые направления уже построены. Геометрически нет ограничений к ориентации модели атома по конкретному цвету координатной оси, но имеется требование отсутвия пересечений орбиталей.
Изображение Изображение Изображение
По эксперементально полученным данным электронные оболочки атомов перекрываются. Поэтому к процедуре построения имеются замечания. Какова велечина перекрытия? При перекрытии орбитали соседних атомов пересекутся и взаиморазрушатся?

Для того, чтобы орбитали не пересеклись, следует несколько сдвинуть центры соседних атомов так, чтобы орбитали оказались между орбиталями соседнего атома и несколько вошли вовнутрь по подобию зубцов двух шестеренок. Возможно, не для всех вариантов ориентации кубов это осуществимо. В этой взаимовложенности орбиталей нет нового. Такой механизм реализуется для пары орбиталей с отношением оборотов 1/2. Одна сторона орбитали двойная, другая одинарная, которая размещается в середине раздвоения своей пары.
Изображение
Величины взаимовложенности электронных оболочек возможно оценить по имеющимся экспериментально полученным данным межатомных растояний атомов углерода в кристаллических решетках алмаза и графита.
antol
Администратор форума
 
Сообщений: 936
Зарегистрирован: Пт окт 27, 2006 12:32

Re: Модель атома углерода

Сообщение antol » Сб янв 11, 2014 12:01

Межатомные расстояния.
Для кристаллических решеток алмаза и графита эксперементально полученные данные межатомных расстояний в разных источниках немного различаются, но для целей моделирования это не суть важно. Для тетраэдрального расположения в кристалле алмаза использовано значение 1.53А. Для графита использованы значения 3.41А для длинной вертикальной связи и 1.45А для трех укороченных связей, лежащих в одной плоскости.

На имеющихся в литературе рисунках кристаллическая решетка графита изображается в двух различающихся вариантах.
Атомы углерода в горизонтальных слоях имеют по одному вертикальному отростку вверх/вниз через слой или по два и вверх и вниз на каждом слое.
Возможно наличие одного отростка идет от обязательности удовлетворения условия четырехвалентности атома углерода.
У меня в модели графита все атомы и все слои идентичны. Каждый атом имеет два вертикальных сверху и снизу и три горизональных симметрично расположенных по кругу соседа.
antol
Администратор форума
 
Сообщений: 936
Зарегистрирован: Пт окт 27, 2006 12:32

Re: Модель атома углерода

Сообщение antol » Сб янв 11, 2014 12:02

Графит.
Построить из моделей атома углерода море по схеме кристалла графита так же просто, как и для кристалла алмаза. Для этого следует только взять в качестве базовой основы геометрическую фигуру из двух встречно направленных тетраэдров и ориентировать эту пару тетрадров строго вертикально двумя противолежащими вершинами вверх и вниз. При этом угол наклона базового тора будет 35.265 угловых градусов.
Изображение Изображение
Далее, сверху и снизу, а также по кругу приставить другие также строго вертикально ориентированные атомы. Величины горизонтальной взаимовложенности атомов может быть оценена по эксперементальным данным межатомных расстояний. Полученная при этом величина вложенности может быть пропорционально перенесена на схему кристаллической решетки алмаза.
Изображение Изображение Изображение
На рисунке все атомы ориентированы одинаково, так как встроенные в модели атомов тетраэдры ориентированы по цветам ребер одинаково. Геометрически это не принципиально при условии отсутвия пересечений орбиталей и ориентация вершин тетраэдров может быть любой из имеющихся вариантов. От этого будет зависить ориентация базового тора атома.
antol
Администратор форума
 
Сообщений: 936
Зарегистрирован: Пт окт 27, 2006 12:32

Re: Модель атома углерода

Сообщение antol » Сб янв 11, 2014 12:02

Аналогии с серединным и макро миром.
Мир - есть образ взаимосвязанности во времени. Хотелось бы верить, что свойства миров схожи, и их различие лишь в масштабе.

Все четыре используемые валентные sp-орбитали модели атома углерода, расположеные на втором слое электронной оболочки, геометрически совершенно одинаковы. Представим объект, вращающийся по круговой орбите, распологаемой внутри орбитального тора. Такой объект будет поочередно проходить области этих четырех sp-орбиталей и подвергаться их воздействию. Такая схема, по-моему, аналогична модели используемой Астрологией.

Четыре стихии, суть орбитали невидимой материи, именуемые Огонь, Воздух, Вода и Земля, на каждом круге вращения Земли вокруг Солнца трижды сменяют друг друга.

Источник, ответственный за формирование стихий и, соответственно, свойства структуры, находится, также как и в случае атомов химических элементов, в центре структуры.

* * *

11 января 2014 г.
antol
Администратор форума
 
Сообщений: 936
Зарегистрирован: Пт окт 27, 2006 12:32


Вернуться в Моделирование Мира людей

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1