Взаимосвязь с электродинамическими характеристиками

Электродинамика — отрасль теоретической физики, которая изучает взаимодействие электрических зарядов и токов с использованием расширенной классической ньютоновской модели. Эта теория дает отличное описание электромагнитных явлений в случае, когда соответствующие масштабы длины и напряженность поля достаточно велики, чтобы квантово-механические эффекты были незначительными [31−33]. Электродинамическое течение — движение жидкого или газообразного диэлектрика в сильном электрическом поле, когда влиянием магнитных полей можно пренебречь [34].

Попробуем упростить формулу 2, учитывая E=mc2:

(3).

В данном уравнении отношение энергии к порядковому номеру (заряду ядра) по смыслу аналогично формуле, используемой в электродинамике для расчетов электростатического потенциала [35]:

(4).

где ц — электростатический потенциал,.

W — потенциальная энергия,.

q — величина заряда.

Так как известно, что 99,9% массы атома приходится на его ядро [36], то из формул 3 и 4 можно ввести понятие потенциал ядра, который рассчитывается по формуле:

(5).

где Е — энергия ядра атома,.

Z — заряд ядра атома.

Рассмотрим, как изменяются значения потенциала ядра в Периодической системе химических элементов, построив график зависимости ц'=f (Z). Данные приведены на рисунке 4.

Рисунок 4. Зависимость значения потенциала ядра от зарядового числа Как видно из рисунка 4, значения потенциала ядра постепенно увеличиваются (не достигая значения 40*10−11 кг*м2/с2) с увеличением значения зарядового числа. Данная зависимость по форме напоминает зависимость, представленную в работе [37] и достаточно полно описанную в работах [38, 39].

Рисунок 5. Зависимость энергии связи от числа нуклонов по работе [37].

Энергия связи — величина энергии, необходимая для разделения данного ядра на все составляющие его нуклоны [37].

Если заменить отношение (10/ех) на некоторый коэффициент kx, то формулу 2 можно преобразовать в следующее выражение:

R=ц'kx (6).

Как было сказано выше, ц' - является характеристикой только ядра атома, значит коэффициент kx должен зависеть от количества электронных оболочек, неспаренных электронов и/или других характеристик, связанных с электронами.

Рассмотрим изменение коэффициента kx от количества электронов в атоме. Данные приведены на рисунке 6.

Рисунок 6. Зависимость коэффициента kx от количества электронов в атоме Как можно наблюдать на рисунке 6, максимальные значения коэффициента kx имеют химические элементы, находящиеся в начале периода, что может быть связано, как было сказано выше, с ослаблением металлических свойств элементов в начале периодов и усилением данных свойств в конце периодов.

В работе [40] представлена формула работы сил электростатического поля по перемещению электрического заряда:

A = En1 — En2 = q (ц1 — ц2) (7).

Попробуем адаптировать формулу 7 под предложенную нами формулу 5, таким образом, получим:

A = E1 — E2 = Z (ц'1 — ц'2) (8).

Если подставить в данное уравнение значения ц'=mc2/Z, то получим:

A = ДE = m1c2 — m2c2 = (m1 — m2)*c2 = Дmc2 (9).

Формула 9 является альтернативным выражением формулы энергии ядерной реакции [41]:

ДE = Дmc2 (10).

Таким образом: радиус атома является произведением потенциала ядра на коэффициент kx, учитывающий характеристики электронных уровней; энергии ядерной реакции является работой сил поля (потенциала) ядра атома по перемещению заряда атома.

В работе [42] предложена формула расчета атомного радиуса:

(11).

где R — атомный радиус,.

m — масса атома, с — плотность вещества.

Таким образом, приравняв формулы 2 и 11:

(12).

можно выражать различные характеристики атома через другие.