Найдена связь между плотностью благородных газов и металлов и соотношением между размерами их атомов и ядер
Один из важнейших параметров вещества — его плотность. Понять, что это такое, очень просто: при одном и том же объеме более плотное вещество имеет большую массу, чем менее плотное. Но вот от чего эта плотность зависит, пока не совсем ясно. Ведущий научный сотрудник Геологического института Кольского научного центра Феликс Горбацевич проанализировал отношения между параметрами атомов различных химических элементов и их плотностью.
Результаты этого исследования опубликованы в журналах Scientific Israel ‒ Technological Advantages и «Инженерная физика». В самом общем приближении можно было бы сказать, что чем больше порядковый номер химического элемента в таблице Менделеева, тем выше его плотность.
Основная характеристика элемента — его атомный вес, то есть среднее значение масс его изотопов, содержащих определенное количество протонов и нейтронов элемента. Массы протона и нейтрона очень близки: это 1,6723х10-27 кг и 1,6746х10-27 кг соответственно. Масса электрона на три с лишним порядка меньше: 9,108х10-31 кг.
Даже у тяжелых элементов (например, у свинца 82 электрона в атоме) они крайне незначительно влияют на атомный вес, определяющийся в итоге суммарной массой протонов и нейтронов в ядре. Однако число электронов на внешней оболочке, ее размер и форма определяют силу отталкивания атомов друг от друга, поэтому прямой зависимости между атомным весом элемента и его плотностью не существует.
Но есть среди химических элементов группа, у которой количество протонов, нейтронов и электронов увеличивается пропорционально. Это группа благородных газов: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон. К этой же группе относится искусственно созданный короткоживущий элемент оганесон. Особенность их строения заключается в следующем: во внешней оболочке каждого, кроме гелия (у этого элемента всего оболочка, содержащая два электрона), содержится по восемь электронов, и строение остальных электронных оболочек в целом аналогично.
Благодаря сильному электрическому полю, создаваемому внешними электронами, атомы благородных газов с большой силой отталкиваются друг от друга, поэтому даже ксенон и радон с тяжелыми ядрами при атмосферном давлении и комнатной температуре остаются в газообразном состоянии.
Сопоставив значения плотности каждого благородного газа с суммой протонов и нейтронов в атомном ядре, ученый отметил, что с достоверностью R2 = 0,9998 существует прямо пропорциональная зависимость между числом протонов и нейтронов в ядре изотопа и плотностью газа. Подход, позволяющий найти связь между плотностью, внешним объемом атома и полным числом протонов и нейтронов в ядрах, он постарался распространить на вещества, состоящие из других атомов.
Основную часть таблицы Менделеева составляют металлы и полуметаллы. Их атомный вес и плотность неоднократно измерялись и приводятся в большом количестве публикаций. Исследователь проанализировал связь между атомным весом (А), плотностью (ρ), диаметром атома (Da) и диаметром ядра (Dn). Считая форму атома металла приближенной к сфере, он вычислил соотношение объема атома каждого элемента к объему его ядра (Vn/Va), равное пропорции кубов диаметров атома и ядра ((Dn)3/(Da)3), и выявил довольно четкую зависимость между этим соотношением и плотностью вещества. Она описывается уравнением ρ = 1,32х(Vn/Va)х10 exp14, г/см3 с коэффициентом линейной корреляции R2 = 0,958.
Эта строгая зависимость показывает, что плотность вещества напрямую зависит от массы ядра и объема, который занимают в пространстве крайние электронные оболочки атомов, и свидетельствует о плотной упаковке атомов металла. Отклонения от этой зависимости наблюдаются у полуметаллов и элементов, находящихся в интервальной зоне между металлами и неметаллами. Они могут быть вызваны несферичностью формы атомов или ослаблением сил между атомами.
Проведенный анализ в целом подтверждает вывод о том, что форма атома и ядра многих элементов близка к сферической, и устанавливает причинно-следственную связь между плотностью, массой ядра и размером атома. Он открывает возможность для оценки плотности более сложных веществ, состоящих из атомов разных элементов.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из МФТИ с коллегами из МГУ построили аналитическую теорию вихря Абрикосова, оказавшегося внутри отдельного зерна сверхпроводящей пленки. Это микроскопический вихрь электрического тока, который течет внутри сверхпроводника второго рода вокруг крошечной несверхпроводящей области ядра вихря.
Превратив почти 30 лет наблюдений за сверхмассивной черной дырой в видео, астрономы выяснили, что яркие участки в джете движутся совсем не так, как считалось раньше.
Мужской пол плода связан с повышенным риском трудных родов, причем как у человека, так и у других видов млекопитающих, выяснили авторы нового исследования. Мало того, вынашивание сыновей более затратно для женского организма, чем вынашивание дочерей. Однако с точки зрения эволюции эти риски оправданны.
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
В Нидерландах 7 сентября открылся крупнейший в Европе комплекс по улавливанию углекислого газа. При этом храниться углекислый газ будет в Норвегии.
Акционерное общество «Росатом — Возобновляемая энергия» построит в Амурской области завод по сборке элементов ветрогенераторов. Оборудование потребуется для будущих ветроэлектростанций на Дальнем Востоке. Сейчас крупные детали производят практически в другом конце страны. Собирать крупные узлы на месте будет дешевле, чем везти их.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно