7.О веществе и антивеществе.

      Деление материи на вещество и антивещество в корне неправильное. Существует только вещество. Если, придерживаться данного деления, то под веществом и антивеществом следует понимать однотипные частицы с отрицательным и положительным зарядами, например, электрон и позитрон. Но это абсолютно бессмысленно. Например, положительный и отрицательный пионы входят в состав протона и нейтрона, и какой из них является частицей, а какой античастицей сказать невозможно. Они оба образуют  вещество. При определённых условиях, например, в больших ускорителях, они также входят в состав антипротонов и антинейтронов. Но антипротоны и антинейтроны не являются антивеществом, а остаются всё тем веществом, просто данные античастицы при определённых условиях являются стабильными, хотя время, в течение которого и создаются необходимые условия очень короткое. Мир – симметричен, но симметрия мира не только в том, что частице противопоставлена соответствующая античастица, с сохранением физических закономерностей системы, а ещё в том, что количество отрицательно заряженных частиц равно количеству положительно заряженных частиц во всей Вселенной. Данная симметрия выполняется потому, что поле, занимающее всё пространство Вселенной, обязано сохранять свою величину упругого сжатия  постоянной. Если образуется частица с отрицательным зарядом, т.е. сила упругого сжатия в объёме частицы уменьшается на какую-то величину, то должна и обязана образоваться и положительная частица, в объёме которой сила упругого сжатия увеличивается на ту же величину. Но так как элементарные частицы могут взаимопревращаться, то правильнее сказать не сила, а потенциальная энергия поля, т.е. при образовании частицы и, так называемой античастицы, сумма приращений их потенциальных энергий должна быть равна нолю, чтобы выполнялся закон сохранения энергии. Если перейти к идеальному газу и рассмотреть его состояние в определённом объёме при постоянной температуре, то это выполнение закона Бойля – Мариотта: pv = const.
      И при образовании частиц с противоположным знаком :
      pv = p_-v_- + p₊v₊;    -dp_-v_- = dp₊v₊;
      где: v = v_- + v₊;
            v_- - объём, занимаемый отрицательной частицей;
            v₊ - объём, занимаемый положительной частицей частицей.
            p_- - давление в оъёме отрицательной частицы;
            p₊ - давление в оъёме положительной частицы.
      Например, образуются две частицы: электрон и положительный пион. Применяя эту формулу, можно сказать, что в объёме поля, занимаемого электроном, его давление понизилось, а в объёме поля, занимаемого положительным пионом, его давление значительно повысилось, но объём электрона значительно больше объёма положительного пиона, следовательно, pv останется постоянной.

8. Связи в сандвичевых соединениях.

     Привожу отрывок из книги Т.Эрдеи-Груза «Основы строения материи» : « Сандвичевы соединения. Типичный пример соединения металла с многоцентровой связью представляет ферроцен, Fe (C₅H₅)₂, который сначала считали соединением Fe II с циклопентадиенильными группами.

     На основе детального анализа химических и физических свойств, а позднее путём рентгенографических структурных исследований было показано, что молекула этого вещества не имеет вытянутой формы, а по своей структуре напоминает сандвич, то есть атом железа в ней находится между плоскостями двух колец циклопентадиенильных групп C₅H₅.

     Целостность молекулы обеспечивается электронами делокализационной связи и простыми связями, которые остаются после построения колец с пятью атомами углерода.››

     По-моему, ферроцен представляет собой наглядный пример ковалентной и ионной связей. Атом железа отдаёт по одному электрону двум циклопентадиенильным группам для образования трёх дуэтов спаренных электронов. В результате образуется два аниона циклопентадиената, в которых атомы углерода и водорода связаны ковалентной связью. Наибольший отрицательный заряд у этих анионов располагается в плоскости пятиугольника в его центре, поэтому катион железа образует с ними ионную связь, располагаясь между двух плоскостей циклопентадиенильных групп.

9. Валентность азота и углерода в ковалентной связи.

      В книге «Основы строения материи» Т.Эрдеи-Груза сказано: «…Каждый атом имеет как максимум столько валентностей, на скольких электронных уровнях (характеризуемых квантовыми числами n, l, m) могут находиться в основном состоянии электроны его внешней оболочки». Для азота это количество равно четырём. И сразу встаёт вопрос: какая валентность азота в азотной кислоте? Из формулировки выходит четыре, но во всех справочниках и учебниках по химии сказано, что азот пятивалентен.

      Там же говорится: «Очень часто в молекулах, имеющих большее число валентных электронных пар, чем пар химически связанных атомов, наиболее стабильное состояние реализуется в том случае, когда электроны равномерно распределены между всеми связанными друг с другом атомами (то есть образуют делокализованные многоцентровые связи). Примером могут служить ионы нитрата и карбоната. … Оба иона имеют одинаковую плоскую форму. Атомы азота и соответственно углерода находятся в центре равностороннего треугольника, образованного атомами кислорода, и каждый из трёх валентных углов составляет 120 градусов. Это объясняется тем, что соответствующие двойным связям π-электроны не локализованы вблизи одного из атомов кислорода, а в равной мере принадлежат трём его атомам. В результате вокруг молекулы образуется единая электронная оболочка. Распределение электронов в связях N-O и соответственно C-O здесь отлично от распределений, характерных как для простой, так и для двойной связи».

      По Т.Эрдеи-Грузу в ионах нитрата и карбоната атомы азота и углерода четырёхвалентны, в действительности они пяти- и четырёхвалентны соответственно. По-моему, так называемая, делокализованная связь образуется следующим образом. Азот и углерод имеют по четыре уровня и это, следовательно, налагает определённые ограничения на образование ковалентных связей в ионах нитрата и карбоната. Это ограничение состоит в том, что на четырёх уровнях азота и углерода могут находиться только четыре дуэта спаренных электронов. То есть, после образования трёх простых связей с атомами кислорода, образуются ещё три связи, но так как в наличие имеется только четыре уровня, то для них отводится только один. Поэтому эти три дуэта спаренных электронов должны перемещаться таким образом, чтобы на четвёртом уровне азота и углерода находился только один дуэт спаренных электронов. Применяя электротехнический термин, эти три дуэта должны вращаться «синхронно и синфазно», что налагает определённое отличие на эту связь от простой и, следовательно, на связь с атомом кислорода от двойной.

      Вывод. Максимальная валентность атома в ковалентной связи определяется количеством электронных уровней (характеризуемых квантовыми числами n, l, m) и количеством электронов, находящихся на этих уровнях, его внешней оболочки в основном состоянии, т.е. валентность - это количество электронов данного атома, участвующих в образовании связи.

10. Явление Зеемана.

      Формы орбит электронов в s,p,d,f состояниях – шарообразны, об этом наглядно свидетельствуют формы любых ионов, которые также – шарообразны, а также испускание квантов электронами в системе атома. Если рассмотреть атом азота 1s²2s²2p³, то все подуровни р равнозначны, т.е. электроны на них обладают одинаковой энергией и совершенно условно им присваиваются номера, которые не означают, что они заполняются в той же последовательности. Рассмотрим результаты опыта Зеемана, получаемые для простых спектральных линий, например некоторых линий H, Zn, Cd.
      В отсутствие магнитного поля испускается квант с частотой ν при переходе электрона с орбитали, обладающей высокой энергией, на орбиталь, обладаюшую меньшей энергией.

      «… В магнитном поле эта спектральная линия представляется при продольном наблюдении в виде дуплета с частотами ν-∆ν и ν+∆ν, причём первая линия поляризована по левому кругу, вторая – по правому; при поперечном наблюдении получается триплет с частотами ν-∆ν, ν и ν+∆ν, причём крайние линии поляризованы так, что колебания в них перпендикулярны направлению магнитного поля (σ- компоненты), а поляризация средней линии соответствует колебаниям вдоль магнитного поля (π-компонента). Величина смещения ∆ν пропорциональна напряжённости магнитного поля. Наконец, по интенсивности π- компонента в два раза сильнее, чем каждая из σ- компонент, равных между собой; циркулярно-поляризованные компоненты при продольном эффекте по интенсивности совпадают с π- компонентой при поперечном. …»

      Я привёл выдержку из учебника «Оптика» Г.С. Ландсберга. Далее идёт объяснение сущность явления Зеемана на основе электромагнетизма и формулы расчёта ∆ν. И конечно сущность не соответствует действительности (впрочем как и для многих физических явлений). Самое основное заблуждение в электромагнетизме – переменное магнитное поле создаёт переменное электрическое и наоборот. Электрическая и магнитная силы существуют только вместе. Если мы обнаруживаем, например, магнитную силу, то существует, связанное с ней, электрическая сила и наоборот. Объясню явление Зеемана, используя законы механики. При поперечном наблюдении трудностей в объяснении явления нет. Возможные положения электрона на орбиталях – следующие, рис.1,2.

      На орбиталях V и VI энергия электрона останется прежняя, как до проявления магнитного поля. На орбиталях III и IV энергия электрона увеличивается на ∆Е за счёт прецессии, совпадающей со скоростью движения электрона на орбиталях, а на орбиталях I и II – уменьшается на ∆Е, за счёт прецессии, направленной против скорости движения электронов на орбиталях.       Объяснение картины при поперечном наблюдении не вызывает трудностей. Электрон испускает квант по направлению своего движения, чтобы затормозиться и сойти на более низкую орбиталь. При поперечном наблюдении наблюдателю будут видны кванты, испускаемые электронами в состоянии №1,2,3,4,5,6. Ориентация Е и Н кванта соответствует Е и Н электрона. Квант, испускаемый электроном в состоянии №5,6 имеет Е параллельной В внешнего магнитного поля. Квант, испускаемый электроном в состоянии №1,2, с частотой ν-∆ν и квант, испускаемый электроном в состоянии №3,4, с частотой ν+∆ν,имеет Е перпендикулярную В внешнего магнитного поля.

При продольном наблюдении возникают трудности. Скорее всего, должны быть видны спектральные линии с частотой ν (см. рис.№3). Кванты света, испускаемые электроном в состоянии №5,6, поглощаются электронами, находящимися в состояниях №1,2,3,4. Электрон стремится перейти из состояния №1 в состояние №4, а из состояния №2 – в состояние №3 и наоборот, из состояния №4 в состояние №1, а из состояния №3 – в состояние №2, изменяя направление магнитной силы Н на противоположное. При переходе из состояний №1,2 в состояния №3,4 электрон увеличивает свою энергию на h*2∆ν, а – из состояний №3,4 в состояния №1,2 электрон понижает свою энергию на h*2∆ν. В момент изменения направления магнитной силы Н (при перевороте электрона вокруг электрической силы Е), когда направление магнитной силы Н ( на рис.3 изображена пунктиром) перпендикулярно направлению магнитных сил В внешнего магнитного поля, электрон испускает два кванта с частотой ν+∆ν при переходе из состояний №3,4 в состояния №1,2 и два кванта с частотой ν-∆ν при переходе состояний №1,2 в состояния №3,4. В состоянии №2 и №4 электрон испускает квант, поляризованный, соответственно, по левому и правому кругу, направленный на наблюдателя, с частотой ν-∆ν и ν+∆ν. В состоянии №1 и №3 электрон испускает квант, поляризованный, соответственно, по левому и правому кругу, направленный от наблюдателя, с частотой ν-∆ν ν+∆ν.

ν-∆ν                                                          ν+∆ν

11.Проводимость и магнетизм.

     Основой связи в металлах, полупроводниках, диэлектриках является ковалентная связь. Почему тогда они имеют отличное друг от друга сопротивление электротоку? Возьмём, для примера, медь, серебро, золото, алюминий. Структура кристаллической решётки у них одинаковая - ГЦК, но сопротивление разное: 0.017, 0.016, 0.024, 0.028 мкОм/м. Каждый атом отдаёт по одному электрону для образования связи соседями, ковалентная связь образуется по трём направлениям, угол между ними в проекции на плоскость равен 120 градусов. По каждому направлению образуется многоцентровая связь, которую образуют электронные пары атомов данного направления, т.е. образуют направляющую, по которой могут двигаться электроны, составляющие электроток.
     На движение этих электронов оказывают влияние, т.е. сопротивление, следующие факторы:
     1.Масса атома.
     2.Радиус атома.
     3.ПИ1(Первый потенциал ионизации).
      Как они оказывают влияние на сопротивление?
      Чем больше масса атома, тем он инерционнее, тем с меньшей частотой он колеблется, значит меньше оказывает сопротивление на движение электронов. Чем больше радиус атома, тем более "рыхлая" электронная оболочка, следовательно, она уменьшает влияние колебаний атома на движение электронов. Чем больше ПИ1, тем большее влияние электронные пары оказывают на частоту колебаний атомов.Поэтому, серебро имеет наименьшее сопротивление среди металлов, так как, два фактора сильнее превалируют над третьим: масса и радиус атома - над ПИ1.
     Положение, что в металлах образуется электронный газ при обычных температурах, неверно. Электронный газ образуется при переходе металла в сверхпроводящее состояние, когда происходит "вырождение" уровней. Лучшие проводники: серебро, медь не переходят в сверхпроводящее состояние, так как, имеют много электронов на подуровнях - 11, которые препятствуют их "вырождению"- их очень много, они не могут расместится при "вырождении".
     Рассмотрим полупроводники и диэлектрики, например, 14-группу: углерод(алмаз), кремний, германий, олово, свинец. Кристаллическая решётка веществ: алмаз, кремний, германий, имеет структуру алмаза. Каждый атом этих веществ образует двухцентровую ковалентную связь с четырьмя соседними атомами. Наибольшее сопротивление имеет алмаз, у него - наименьшие радиус и масса атома, и наибольший ПИ1. От алмаза к германию радиус и масса атома повышается, а ПИ1 - уменьшается, следовательно, сопротивление от алмаза к германию уменьшается. При увеличении температуры колебания атомов увеличиваются, то электронам электротока легче переходить с одной двухцентровой связи на другую. У свинца структура кристаллической решётки как у меди, серебра, золота, алюминия, т.е. между атомами свинца образуются многоцентровые ковалентные связи, поэтому он становится проводником. Свинец отдаёт на образование связей два электрона, но образование второй электронной пары вызывает ослабление ковалентной связи и уменьшение ПИ1. Имея, почти ту же массу, что и золото, расстояние между атомами свинца в 1.2 раза больше. Эта четвёртая пара вызывает увеличение частоты колебаний атомов свинца, поэтому имея атомную массу, почти как у золота, сопротивление его в 8.75 раз больше, хотя по сравнению с германием - в 2.23 млн. раз меньше.
     Натрий, цинк, кальций, графит.
     Натрий кристаллизуется в структуре ОЦК. У него на 3s орбитали имеет один электрон. Для образования связей один атом отдаёт другому один электрон и становится катионом, с завершённой 2р орбиталью, другой, принимающий - анионом с завершённой 3s орбиталью. Анионы, лежащие в одной плоскости, образуют между собой ковалентные связи (одна пара электронов на четыре аниона, они как-бы образуют шахматную доску, в чёрных клетках между четырмя анионами движется электронная пара). Между слоями образуется ионная связь, каждый катион взаимодействует с восьмью ближайшими анионами.
     Цинк кристаллизуется в структуре ГПУ. У него последние орбитали заполненные: 3d - с десятью электронами и 4s - с двумя электронами. Структура ГПУ неоднородная: в слоях атомы расположены ближе (постоянная решётки - 1.63) между слоями - дальше (постоянная решётки - 1.9). В слоях три атома соединены ковалентной связью одной парой электронов 4s орбитали. Между слоями каждый атом отдаёт по три пары электронов 3d орбитали для образования многоцентровых ковалентных связей в трёх плоскостях, лежащих под углом 120 градусов друг к другу.
     Кальций кристаллизуется в структуре ГЦК. У него все орбитали заполненные, последние 3р и 4s. Для образования многоцентровых ковалентных связей, расположенных в плоскостях под углом 120 градусов друг к другу, каждый атом отдаёт электронную пару 4s орбитали, т.е. на три связи приходится четыре пары электронов, а на одну связь - одна целая и одна третья части, т.е. происходит ослабление связи. Наличие многоцентровых ковалентных связей является причиной проводимости.
     Графит обладает полупровдниковыми свойствами вдоль слоев. Высказавание классической физики о том, что в этом участвуют пи-электроны, которые слабо связаны с атомами углерода - неверно. Строение графита аналогично нитриду бора, но нитрид бора является изолятором. Постоянная решётки у графита - 1.42 ангстрем, а у нитрида бора - 1.45 ангстрем. Если бы пи-электроны у графита были бы слабо связаны, то у него постоянная решетки должна быть намного больше, чем у нитрида бора. Проводимость у графита осущуствляется по связям с-с, представляющие собой трёх лучевую звезду. Переход электронов на противоположную звезду в шестиугольнике графита происходит намного легче, чем у нитрида бора, у которого в шести- угольнике полярность атомов зафиксирована: N(+)-B(-)-N(+)-B(-)-N(+)-B(-), так как у графитаона постоянно, периодически меняется: С(+,-)-С(-,+)-С(+,-)-С(-,+)-С(+,-)-С(-,+). Поэтому у нитрида бора, если электрон перейдёт от В(-) к N(+) в одном кольце, то дальнейшее его движение - невозможно, так как он встретит сопротивление электрополя от В(-). У графита постоянно происходит изменение полярности поля, поэтому электрону удаётся переходить с одного узла шестиугольника на противоположный, хотя и с большими затратами энергии.
     Магнитные свойства веществ.
     Повторюсь, ещё раз, если бы в металлах существовал электронный гаэ, то любой металл был бы ферромагнетиком.
     Магнитная проницаемость меди и алюминия равна, соответственно, 0.999990 и 1.000023. Это прямо указывает, что существует очень небольшое количество электронов, которые не объеденены в электронные пары, вследствие, нахождения в этих металлах каких-то примесей.
     Рассмотрим, для примера, ферромагнитные металлы: железо и никель, магнитная проницаемость, соответственно, 8000 и 1100. Кристаллическая решётка железа имеет структуру ОЦК. При образовании кристаллической решётки один атом железа отдаёт другому два электрона и становится катионом, другой, который принимает, становится анионом, с завершённой 3d орбиталью. Этот анион использует три пары электронов для образования трёх ковалентных связей многоцентровых связей с семью анионами, лежащими в плоскостях взаимно-перпендикулярных друг другу. Но в каждой плоскости одна электронная пара свяывает четыре аниона, образующих квадрат. Элементарная ячейка железа будет представлять собой куб, в вершинах которого, располагаются анионы, а внутри в центре куба - катион. Катион железа имеет на 3d орбитали четыре неспаренных электрона, которые, участвуют в создании ферромагнитных свойств железа. В среднем, на каждый ион железа приходится по два неспаренных электрона.
     Рассмотрим теперь никель. Структура кристаллической решётки никеля - ГЦК. Для образования ковалентных связей с тремя соседними атомами каждый атом никеля отдаёт по одному электрону и у него на 3d орбитали остаётся один неспаренный электрон, который определяет ферромагнитные свойства никеля.
     Сплав пермаллой(68% никеля и 31% железа) должен образовывать кристаллическую решётку в структуре ГПУ. Для образования ковалентных связей каждый атом никеля и железа должны отдать по три электрона. Тогда, у атома железа на 3d орбитали остаётся пять неспаренных электронов а у атомов никеля - три. Эти неспаренные электроны значительно увеличивают магнитную проницаемость пермаллоя, превосходящую магнитные проницаемости и железа, и никеля.

12. Cверхпроводимость и сверхтекучесть.

     Электронный газ в металлах и интервале температур от комнатной до критической, при которой металл переходит в сверхпроводяящее состояние, не является вырожденным. Валентные электроны одного атома, из-за соударений с валентными электронами других атомов, из-за перекрытия их орбит, вследствие тепловых колебаний узлов кристаллической решетки, случайно и на короткое время оказываются в свободном состоянии, могут сразу же в пределах периода кристаллической решетки захвачены обратно тем же атомом или его соседями. Таким образом, эти валентные электроны, находятся в очень слабом устойчивом состоянии, которое при добавлении малого количества энергии, легко нарушается (например, при приложении электрического напряжения начинается дрейф электронов вдоль направления силы электрического напряжения).
     При достижении критической температуры сверхпроводящего состояния, атом стремится перейти в устойчивое состояние с минимальным значением энергии, это означает, что электронный уровень должен быть завершённым, т.е. ионы, расположенные в узлах кристаллической решётки, вследствие уменьшения амплитуды и частоты тепловых колебаний, располагаются на таком расстоянии, чтобы орбиты валентных электронов завершённых уровней, только соприкасались (крайний незавершённый уровень вырождается, для него не хватает пространства ) и между ними остаются просветы (щели), по которым свободные электроны вырожденного уровня движутся как «по маслу».
     Теплоёмкость металла складывается из электронной теплоёмкости и теплоёмкости кристаллической решётки. При низких температурах основной вклад вносит электронная теплоёмкость, т.к. происходит снижение амплитуды и частоты колебаний ионов в узлах кристаллической решётки, то любой импульс энергии воспринимается всей системой кристаллической решётки, имеющей бесконечную массу по сравнению с этим импульсом, т.е. практически он не воспринимается, а воспринимается электронным газом. Скачок электронной теплоёмкости при критической температуре происходит, вследствие, перестройки электронной системы атома. Т.к. вырождается подуровень валентных электронов и остаётся предыдущий завершённый устойчивый уровень с минимальной потенциальной энергией, на котором кинетическая энергия электронов выше, чем на вырожденном уровне, то свободные электроны вырожденного уровня должны и обязаны иметь кинетическую энергию электронов устойчивого завершённого уровня плюс кинетическую энергию теплового движения, происходит скачок теплоёмкости.
     При дальнейшем снижении температуры ниже критической до ноля происходит уменьшение кинетической энергии свободных электронов и при некотором значении температуры исчезает зависимость их кинетической энергии от температуры, остаётся только зависимость от электрического поля атома.
     Снижение теплопроводности при снижении температуры ниже критической происходит из-за того, что уширяются просветы между завершёнными оболочками атомов и, соответственно, реже происходят столкновения свободных электронов, ответственных за перенос тепла в кристаллической решётке.
     При протекании тока в сверхпроводнике увеличивается количество свободных электронов за счёт источника электротока, которые оказывают давление на ионы в узлах кристаллической решётки, начинают раздвигать их и увеличивают частоту и амплитуду колебаний ионов. При достижении критической величины тока и критической амплитуды ионов, создаются условия для возникновения вырожденного уровня, свободные электроны захватываются атомами и, следовательно, перекрываются свободные проходы между ними, т.е. теперь при протекании электротока электроны обменивается энергией с атомами в узлах кристаллической решётки и возникает электрическое сопротивление.
      Лучшие проводники:серебро, медь не переходят в сверхпроводящее состояние, так как, имеют много электронов на подуровнях - 11, которые препятствуют их "вырождению"- их очень много, они не могут расместится при "вырождении" уровней.

     Аналогичная картина происходит при достижении гелием температуры лямбда точки – атомы гелия, вследствие, снижения кинетической энергии теплового движения, сближаются на такое расстояние, что начинается образование He II, который является положительной ион-молекулой гелия – два атома гелия соединяются посредством ковалентной связи, состоящей из одной пары электронов, два других электрона начинают свободно перемещаться среди атомов He I (т.к. не весь He I переходит в He II при достижении лямбда точки) и ион-молекул He II. Энергетическое состояние He II ниже, чем He I, поэтому при достижении температуры лямбда точки, наблюдается резкое (скачкообразное) увеличение теплоёмкости и теплопроводности гелия, именно свободные электроны He II ответственны за передачу тепла (энергии). Явление сверхтекучести также обеспечивается ими. При наличии сверхтонкой щели, через которую He I не вытекает, He II просачивается мгновенно: сначала начинают вылетать свободные электроны, а вслед за ними – ион-молекулы He II, в сосуде остается He I. He II и He I одновременно находясь в сосуде при температуре ниже лямбда точки имеют равную энергию, но т.к. теплопроводность He II выше He I, то температура He II ниже температуры He I ( в опытах измеряется их средняя температура ) поэтому, после вытекания, «выползания» сверхтекучей части, температура оставшегося гелия повышается. При приближении к абсолютному нулю, когда весь гелий превращается в He II – смесь положительных ион-молекул и свободных электронов, между ними действуют только электрические силы притяжения-отталкивания, которые не дают перейти гелию в твёрдое состояние.

13.Отражение и преломление света.

1.Отражение.
m1-масса падающего кванта; V1-скорость падающего кванта; i-угол падения; r-угол отражения;
m2-масса преломлённого кванта; V2-скорость преломлённого кванта; d-угол преломления;
n-относительный коэффициент преломления; n=V1/V2.
m1*V1*sin(i)=m2*V2*sin(r);но, так как, отражение упругое и происходит в одной среде с падением,то m1*V1=m2*V2;следовательно sin(i)=sin(r),но тогда и углы будут равны:i=r.
2.Преломление.
По закону сохранения импульса:
m1*V1*sin(i)=m2*V2*sin(d); по закону сохранения энергии: m1*(V1*V1)=m2*(V2*V2),
то m1*(V1*V1)/(V2*V2)=m2 или m2=m1*n^2, тогда m1*V1*sin(i)=m1*V1*n*sin(d);
сокращяем на m1*V1 и получаем sin(i)=n*sin(d); т.е. n=sin(i)/sin(d).
3.Отражение и преломление.
По закону сохранения импульса:
m1*V1*cos(i)+m1*V1*cos(r)*k=(m1*V1*n)*cos(d)*(1-k); где k-количество отражённых квантов;далее
произведя преобразования этого уравнения получаем: k=(n*cos(d)-cos(i))/(n*cos(d)+cos(i)).
При вертикальном падении кванта i=0 град. k=(n*-1)/(n+1); при падении под углом i=90 град.,
k=1, т.е. все кванты будут отражаться.

14.Неправильное трактование опыта Штерна-Герлаха.

     В 1921 году Штерн и Герлах провели опыты по исследованию пучка атомов в неоднородном магнитном поле. При пропускании атомов, находящиеся в состоянии с орбитальным моментом l, на экране наблюдается (2l+2) полос. С точки зрения теории Бора должна получится (2l+1) полоса. Если пропустить атом в s-состоянии, когда орбитальный момент должен равняться нулю, то на экране наблюдается не одна полоса, а две.
      "Выводы из опыта:
      1) магнитный и механический моменты ориентируются относительно поля не под любыми углами, а только под некоторыми, так что проекция момента меняется на одну и ту же величину (полосы находятся друг от друга на одном и том же расстоянии);
      2) расщепление пучка атомов в s-состоянии можно объяснить, если предположить, что электрон имеет собственный магнитный момент в соответствии с гипотезой Юленбека-Гаудсмита. Измерив величины расщепления и зная параметры установки, Штерн и Герлах нашли, что собственный магнитный момент электрона равен одному магнетону Бора;
      3) с собственным магнитным моментом электрона должен быть связан механический момент s (спин), проекция которого на поле принимает всего лишь два значения, которые равны 1/2 ħ и "-" 1/2 ħ."
      Учитывая результаты этого и других опытов опытов необходимо было предположить, что у водородного атома (да и любого другого) имеется магнитный момент, связанный только со спином электрона, его орбитальное движение не создаёт магнитного момента, но это предположение не было принято.
      Реальность такова, что электрон в атоме не имеет магнитного орбитального момента, а только собственный, вернее не момент, а магнитную силу Н, связанную с электрической силой Е заряда и перпендикулярной ей. Собственный механический момент электрона по крайней мере в 1000 раз меньше орбитального, поэтому он не влияет на общий механический момент электронов в атоме, его магнитная сила Н, определяет магнитные свойства атома и совпадает по направлению с собственным механическим моментом.
      Квантовая механика не объяснила наличие дополнительной полосы в l,d,f - состояниях. Собственный механический момент электрона в атоме может совпадать с орбитальным механическим моментом или быть направленным навстречу ему. Электроны, находящиеся на l орбиталях и, следовательно, общий механический момент атома могут иметь (2l+2) состояний. Рассмотрим для примера l=1, то есть (2l+2)=4.
      1-е состояние: все три орбитальных механических момента электронов совпадают по направлению с собственными механическими.
      2-е состояние: один орбитальный механический момент направлен навстречу собственному, другие - совпадают.
      3-е состояние: два орбитальных механических момента направлены навстречу собственным механическим, третий - совпадает.
      4-е состояние:все три орбитальных механических момента направлены навстречу собственным механическим.
      Но так как с собственным механическим моментом электрона совпадает магнитная сила Н, то при воздействии на неё внешней магнитной силы В, орбитальные механические моменты будут ориентироваться относительно этой силы Н электрона, какое положение она займёт во внешнем магнитном поле и, следовательно, общий механический момент атома будет ориентироваться относительно суммы собственных магнитных сил Н электронов,то есть будет происходить отклонение атомов в неоднородном магнитном поле.
      Этот опыт не говорит о том, что возможны только такие направления общего механического момента электрона, в которых его проекция на какое-нибудь наперёд заданное напрвление в пространстве (так в магнитном поле это направление магнитных силовых линий, ось z) кратна числу ħ и равна m*ħ,а о том, что проекция общего механического момента атома на направление магнитных силовых линий происходит под определёнными углами.
      Например, для атома с l=0 под углами: 0 и 180 градусов;
      - для атома с l=1 под углами: 0, 90, 180, 270 градусов;
      - для атома с l=2 под углами: 0, 60, 120, 180, 240, 300 градусов;
      - для атома с l=3 под углами: 0, 45, 90, 135, 180, 225, 270, 315 градусов.

15.Химическая связь.

     Основой химической связи является электронная пара (см. радел 3.4). Любая химическая связь является ковалентно-ионной или ионно-ковалентной. Каким образом образуется ковалентно-ионная связь? При образовании связи, например, два атома образуют электронную пару, которая движется вокруг двух атомов. Атомы, без электронов, которые они отдали для образования электронной пары, имеют положительный заряд. Электронная пара, двигаясь по орбитали одного атома, входит в зону действия электрического поля другого атома. Через некоторое время, электронная пара оказывается между двумя атомами, и атомы начинают притягиваться к друг другу. Далее, электронная пара движется по орбитали второго атома, и этот процесс повторяется. Вследствие, движения электронной пары вокруг двух атомов, атомы, обладая большей массой и, следовательно, большей инерцией, колеблются около определённых точек, расстояние между которыми, длина химической связи. Если первые потенциалы ионизации (ПИ1) отличаются в несколько раз, то электронная пара движется по орбитали атома с большим ПИ1 и также, проходя между атомами, вызывает притяжение двух атомов, образуя ионно-ковалентную связь. Рассмотрим химические связи в этане, этилене, ацетилене. Объясним, почему длина связи С-Н разная. Длина связи С-Н разная потому, что связи образованы по разному. Атом углерода – гибридизирован. Это значит, что три его орбитали расположены под углом 120 градусов, а четвёртая – перпендикулярна всем трём.

Этан.

В этане сила связи между С и Н равна единице.

Этилен.

     В этилене к действию электронной пары С-Н добавляется действие электронной пары С-С, поэтому сила связи между С и Н становится равной 6/5 и расстояние между С и Н становится меньше, чем в этане.

Ацетилен.

     В ацетилене к действию электронной пары С-Н добавляется действие электронной пары С-С, поэтому сила связи между С и Н становится равной 4/3 и расстояние между С и Н становится меньше, чем в этилене.

16.Гем.

     «Гемм является комплексом протопорфирина IX с железом (Fe²⁺), представляет сложную компланарную циклическую систему, в центре которой находится атом железа, связанный с четырьмя атомами азота остатков пиррола, соединённых метиленовыми мостиками. В миоглобине и гемоглобине железо имеет координационное число 6. Поэтому, помимо четырёх координационных связей с атомами азота четырёх пиррольных остатков, атом железа связан с глобином через атомы азота двух остатков гистидина, занимающих пятое и шестое координационные места.
     Кислород присоединяется к атому азота, заместив гистидиновый остаток в шестом координационном месте атома железа, и переносится в виде лиганда. Железо при этом не меняет степень окисления, благодаря особому расположению полипептидной цепи с образованием гидрофобного гемового кармана.» Это выдержка из учебного пособия «БИОХИМИЯ» В.И. Гидранович, А.В. Гидранович, Минск, «ТетраСистемс», 2010.
     Далее привожу выдержку из учебника «НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ» Д. Шрайвер, П. Эткинс. «Гем представляет пятикоординационный комплекс, в котором четыре из пяти координационных мест занимают донорные (в чём заключается их донорство?) атомы азота порфиринового кольца. Пятое место занимает атом азота имидозольной группы гистидина – аминокислотного остатка глобина, который связывает гем с белковой частью. Шестое место занимает кислород, при присоединении его к гему. При присоединении молекулы кислорода к гему, кислород становится диамагнитным.
     …Когда молекула кислорода О₂ присоединяется к активному центру гемоглобина гему, атом Fe(II) сдвигается навстречу и происходит перенос электрона. Железо окисляется до Fe(III), а молекула кислорода восстанавливается до О ₂^- . Заметьте, что порфириновое кольцо прогибается в сторону гистидинового остатка, но снова становится плоским при присоединении кислорода.»
     Попробуем разобраться, как образуются связи в геме. Связь между атомом железа и четырьмя атомами азота остатков пиррола является ковалентной. Железо по двум орбиталям образует четыре связи с атомами азота, то есть по каждой орбитали образуется четырёхэлектронная, трёхцентровая связь: N-Fe-N. По третьей орбитали, перпендикулярной первым двум, образуются четыре двухэлектронные, шестицентровые связи: N-C-C-C-N-Fe. Связь между атомом железа и атомом азота имидозольной группы гистидина – аминокислотного остатка глобина - также ковалентная, образуется за счёт электронной пары азота, поэтому заряд железа снижается до +1, сила связи между Fe⁺ и четырьмя атомами азота остатков пиррола ослабевает и Fe⁺ несколько выступает из плоскости гема. Электронная пара атома азота имидозольной группы гистидина вызывает гибридизацию атома железа: три его орбитали лежат в плоскостях, расположенных под углом 120 градусов друг к другу, а четвёртая – в плоскости перпендикулярной всем трём. Молекула кислорода присоединяется к атому железа посредством ковалентной связи, на одну из орбиталей, лежащих в плоскостях под углом 120 градусов, на ту, по которой перемещается электронная пара атома азота имидозольной группы гистидина. При этом происходит перестройка неспаренных электронов кислорода, они образуют электронную пару, в результате чего, молекула кислорода становится диамагнитной (подготавливается к вступлению в реакцию по атомам), и две электронные пары (одна - атома азота имидозольной группы гистидина и одна - молекулы кислорода) образуют четырёхцентровую связь (N-Fe-O-O) между атомом азота имидозольной группы гистидина, атомом железа и молекулой кислорода. В результате образования этой ковалентной связи атом железа повышает свой заряд приблизительно до +2, а молекула кислорода понижает свой заряд приблизительно до – 1, следовательно О₂^-сильнее отталкивается, а Fe²⁺ сильнее притягивается к четырём атомам азота остатков пиррола и происходит втягивание Fe²⁺ в плоскость порфиринового кольца гема.

     Из рисунка видно, что молекула кислорода расположена под углом 135 градусов к иону железа, и плоскость её лежит в плоскости имидозольной группы.

17.Выводы.

1. Существует только одно поле, которое объединяет классическую и релятивистскую физики.

2. Пространство галилеево, оно не искривлено, оно неоднородно. Искривляется траектория движения кванта, вследствие неоднородности поля.

3. Скорость света – предельная скорость распространения энергии в поле и не зависит от гравитационного потенциала.

4. “Чёрные дыры” с плотностью, когда масса 10¹⁵ г занимает объём с радиусом см не существуют.

5. Вселенная – бесконечна. Отдельные её области то сжимаются, то расширяются, и этот процесс беспрерывен и бесконечен.

6. Невожможно достоверно сказать, что "красное смещение" в спектрах Галактик является следствием их движения и к ним можно применить формулы Доплера, для определения скорости их движения.

18.Литература