Атомы различных химических элементов, участвуя в различных химических реакциях и образуя всевозможные химические соединения, отдают, забирают и разделяют свои электроны с другими атомами. Более ста лет ученые считали, что атом любого из химических элементов способен отдать максимум восемь своих электронов, но недавно, международной группе ученых из Китая, Германии и Канады, возглавляемой Мингфей Жоу (Mingfei Zhou) из Фуданьского университета, Китай, удалось заставить атом отдать целых девять своих электронов, подвергнув этот атом воздействию определенного рода.
Облучая состав, содержащий окись иридия светом лазера определенной длины волны и определенной мощности, ученые обнаружили первый в истории науки атом иридия, который отдал девять своих электронов, таким образом, степень окисления (окислительное число) этого атома составила значение +9.
Поскольку атом иридия имеет девять электронов на внешнем электронном слое, он являлся идеальным кандидатом на то, чтобы установить новый рекорд по степени окисления и ученые давно теоретически обосновали возможность получения такой степени окисления именно атома иридия.
Повышенная степень окисления позволит таким атомам иридия быть сильными окислителями, способными захватывать электроны от атомов других элементов, которые не склонны делать это в обычных условиях. Сделанное учеными открытие открывает массу новых возможностей для проведения сложных химических реакций, которые не могли происходить с участием атомов с меньшей степенью окисления. А это, в свою очередь, может стать основой для новых промышленных химических процессов, в результате которых люди получат в свое распоряжение абсолютно новые материалы и химические соединения, обладающие уникальными свойствами.
«Наше открытие потребует переосмысления некоторых правил, по которым проходят все химические реакции» – рассказывает Грегори Джиролэми (Gregory Girolami), ученый-химик из университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana-Champaign), – «И, возможно, нам придется переписать некоторые из глав учебников по неорганической химии».
Комментарии
Это на уровне открытия соединений инертных газов
Вы лучше расскажите, как они присоединялись к атому? По Вашим представлениям электроны вообще крутятся вокруг ядра, расскажите как крутятся 77 электронов иридия.
До того, для Иридия были известны соединения лишь со степенью окисления 6, хотя он и находится в восьмой группе, а тут такой прыжок прямо за горизонт!
Любой мало-мальски грамотный химик может нарисовать множество интересных структур неизвестных науке соединений. Однако подтвердить их существование можно только с помощью их синтеза и последующего анализа всевозможными методами.
Так что ваш схоластический подход здесь совершено не катит.
Я могу лишь предположить, что, можно попробовать в тех же условиях облучить мишень из фторида иридия в смеси с замороженным фтором или фторидом кислорода
Объясните, как химик-профессионал, как вообще возможны 2, а у некоторых лантаноидов и
актиноидов даже три валентные (незаполненные) оболочки?
Как так получается, что незаполненность оболочки для одних химических элементов становится объяснением вступления их в химическую связь с другими элементами, а для других химических элементов незаполненность одних собственных оболочек не мешает им образовывать следующие собственные оболочки?
Начните с оснований для той аксиомы, которая у Вас была. Изложите эти основания здесь и посмотрим, что в этой аксиоме мешает отделению 9 электронов в атоме иридия. Вот эти мешающие положения аксиомы и следует признать ошибочными или неточными. Однако никто за Вас эту операцию по выявлению неправильных положений, принятых за аксиому, не сделает. Для себя, например, я вообще не вижу ничего особенного в отделении 9 электронов от атома иридия, поскольку на его незаполненных оболочках как раз 9 электронов.
А для Вас совсем другое дело. Исправление неверных положений Ваших знаний, принятых за аксиому, собственно, и будет для Вас "прыжком за горизонт" имеющихся знаний.
Однако количество электронов на орбиталях нейтрального атома определяется не вакантными местами для электронов, а зарядом ядра этого атома, так что заполнение оболочек нейтральных атомов происходит от элементу к элементу по мере увеличения их заряда ядра.
Для конкретного элемента, расположение электронов на оболочках нейтрального атома является совершенно однозначным.
Все элементы, вступая в реакции дозаполняют свои электронные оболочки электронами другого элемента, или же полностью их освобождают.
Если между атомами ковалентная связь, то электроны находятся в общем пользовании, если ионная, то ими пользуется только атом-акцептор, а у донора валентная оболочка становится пустой, что является для него энергетически выгодным. Одноатомных ионов с зарядом более +3 и меньше -2 не бывает, поэтому атомы с высокими степенями окисления образуют ковалентные связи с другими атомами.
А там все немного по другому
Откуда в электрически нейтральном атоме возьмется некая сила, отрывающая электроны из одного атома и встраивающая этот электрон в свою незаполненную оболочку?
Чем примечательна незаполненная оболочка атома?
К тому же одинокий нейтральный атом может находиться только в вакууме, желательно в темном сосуде, иначе он может захватить квант света и перейти в возбужденное состояние и вступить в химическую реакцию.
Чтобы проверить эту силу бросьте кусок натрия, а лучше калия в воду)))
Похоже Вы вообще ничего не способны предложить в ответ на поставленные вопросы.
Обращаю внимание еще раз, вопросы касаются свободных атомов и вопросы ставятся об источнике силы, о самой силе, которая способна отрывать электрон от атома, перемещать электрон в пространстве, присоединять электрон к другому атому, удерживать в атоме.
Простая констатация этих фактов здесь не нужна, нужно объяснение всех происходящих процессов. Не нужно здесь и приписывание атомам и их составляющим способностей к хитростям, к выбору чего-то, склонностей к соединению и т.п. свойств, характерных лишь для объектов, обладающих мышлением. У атомов нет таких свойств.
Своим уклонением от ответов на поставленные вопросы Вы еще раз и достаточно наглядно подтверждаете, что ответов эти вопросы у Вас нет. Впрочем это было понятно изначально, современная химия (и физика) не дают и не могут дать ответов на эти вопросы по фундаментальным основаниям - для полноценных ответов нужно указать "кто" или "что" действует на частицы, а этого объективного, но активного "субъекта" в науке пока нет.
В случае одиночного свободного атома в пространстве - этот атом может мотаться этом пространстве сколь угодно долго, пока не вступит в контакт и с другим атомом. После этого они могут образовать пару связанную адсорбционно за счет частичного перекрытия электронных оболочек (что тоже энергетически выгодно), но без образования химической связи и лишь еще позже, в том случае, если реакция между атомами возможна и они получат внешний импульс энергии, больший, чем энергия активации реакции между этими атомами, то между ними произойдет химическое взаимодействие, возникнет химическая связь и они станут единой молекулой.
К сожалению, данный вопрос ни химии ни физике не интересен, он интересен только ВАМ лично.
Для взаимодействия необходим непосредственный КОНТАКТ, поэтому химики, при проведении реакций стараются вещества измельчить, или растворить, создав максимально возможность поверхность контакта между ними.
Для реакции необходим непосредственный контакт, а не просто нахождение другого атома где-то в пространстве.
Это чем-то напоминает отношение между людьми - знакомство - общение - взаимодействие)))
Так что все немного не так на самом деле, как вы себе придумали.
Самое интересное и забавное, что Вы прекрасно знаете, что у Вас нет ответа на эти вопросы, и поэтому Вы пытаетесь подсунуть мне ответы на некие другие вопросы, которые я не задавал.
Ответов на вопросы о силе действующей на электрон, увы, вообще нет ни в физике, ни в химии. Так что сильно не переживайте. Их нет по причине отсутствия в электродинамике теории силы. В уравнениях Максвелла просто нет такого параметра. А закон Кулона не работает на малых расстояниях (сопоставимых с размером заряда и меньше).
А без объяснения силы у Вас нет шансов объяснить отрывание электрона от атома. Все Ваши потуги ограничиваются лишь констатацией того, что отрывание происходит.
Давайте разберем гипотетическую реакцию:
3Ir2O3 = 4Ir + Ir2O9
Ir2O3 - вещество твердое, кристаллическое, координационное число иридия 6, поэтом у каждый атом иридия связан с 6 атомами кислорода - формально с 3-мя валентно и координационно, с 3-мя только координационно. На самом деле все 6 атомов кислорода вокруг атома иридия равноценны и характер связи одинаков.
При резком нагревании часть атомов иридия теряет свои химические связи и выделяется в свободном виде, при этом атомы кислорода остаются с неподеленным электроном, который может быть захвачен свободной орбиталью атома иридия, увеличивая степень окисления иридия на единицу и образуя двойную связь с атомом иридия. И этот трюк проделывают 4 атома кислорода из 6 окружающих атом иридия.
Так что вы неправильно поняли химическую терминологию. Примерный механизм образования данного соединения при резком нагревании я вам описал.
Вместо того, чтобы разобраться со своей аксиомой, Вы продолжаете рассуждать на посторонние темы. Сейчас уже совершенно очевидно, что в Ваших знаниях просто ужасающие "аксиомы", которые не соответствуют реальности. Все мои попытки указать Вам на это наталкиваются на Ваши примеры, констатирующие, что химические реакции происходят. Так никто и не возражает против констатации реакций. Проблема заключается в объяснении этих реакций, а это объяснение не может избежать акта отъема электрона у одного атома и присоединения к другому. Электрон же обладает массой (атом тоже), а для перемещения массы нужна сила, но никакой силы в объяснении нет в принципе, как впрочем и самого объяснения.
Комментарий удален модератором
O3Ir- O - IrO3
....I ....... I
...O ----- O
a не O4Ir-O-IrO4
Аксиома про максимальную валентность 8 - не моя, это один из постулатов химии.
У вас неверные механистические понятия об электроне - электрон в молекуле преннадлежит уже не отдельному атому, а молекуле в целом. Я вам пытался объяснить радикальный механизм образования такого соединения, вы ушли куда-то в сторону.
Первоначально до реакции каждый атом кислорода связан максимум с четырьмя атомами иридия, а атом иридия с шестью атомами кислорода, ПРИ НАГРЕВАНИИ (ЭНЕРГИЯ из вне) Лазером, часть связей между атомами Иридия и Кислорода рвется, образуются радикалы, представляющие собой атомы кислорода связанные лишь одинарной связью с атомом иридия, и имеющие свободный электрон, электронная плотность которого распространяется и на атом иридия.
Так что перенос электрона происходит в пределах одной молекулы, в которой один атом является донором электрона, другой его акцептором. Электрон меняет свое положение внутри молекулы: с одной стороны электрон кислорода попадает на незанятую орбиталь иридия, с другой стороны, один из d-электронов иридия образует электронную пару с электроном кислорода, а вместе они образуют новую молекулярную орбиталь.
Ваша главная ошибка, что вы пытаетесь рассмотреть взаимодействие отдельных атомов в свободном пространстве.
Имею честь вам сообщить, что в большинстве случаев оно невозможно и никакие силы здесь не помогут, атомы должны по крайней мере столкнуться и связаться адсорбционно, а потом получить извне энергию, которая активирует взаимодействие между ними, при этом эти атомы должны быть потенциально реакционноспособны, или представлять собой атомы одного элемента способного образовывать многоатомные молекулы или кристаллы.
Почувствуйте разницу
Принцип Паули - НЕ МОЖЕТ быть в атоме электронов с одинаковыми признаками,
а нужен принцип с другим смыслом - объясняющим, почему в оболочке ДОЛЖНО быть определенное количество электронов. (И это в электрически нейтральном атоме).
К этому можно лишь добавить, что полноценной теоретической модели строения атома пока просто не существует. Тем не менее, физики и химики почему-то яростно сопротивляются созданию такой модели. Вот это вызывает наибольшее недоумение.
Не думаю, что сопротивляются химики. Так далеко в глубины материи им вникать нет необходимости. Академики и остепененные физики, занимающиеся теоретизированием, обязаны сопротивляться, иначе не выживут. Более ста лет безуспешно предпринимаются попытки предложить модель атома, базирующуюся на электронной теории. Похоже, следует пересматривать основы теоретической физики, выведя из теории гипотетическую частицу "Электрон" и вернувшись к изначальному понятию -"бета-лучи". Обосновано здесь:
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/14270.html
Перед тем как взяться за принцип Паули, нужно разобраться с химией и строением нового вещества, вполне реально, что оно может имкеть перекисной характер, подобно широкоизвестным надперекиси КО2 и озониду калия КО3 или пятиокиси хрома CrO5 , которые содержат перекисные мостики.
Возможно, химия сделала очередной выверт и выбросила лишние электронные пары на свободную р-орбиталь.
Так что, сначала вещество нужно получить в заметном количестве, достаточном для анализа его химических свойств, охарактеризовать, как химическое вещество, а потом уже изучать его строение всеми доступными методами
Выверты могут делать химики, а не химия.
Если уж Вы даете рекомендации не только в отношении вывертов, но и когда браться за принцип Паули, то начните с объяснения - какая сила заставляет электрически нейтральные атомы отрывать электроны у чужих атомов и вставлять в свои незаполненные электронные оболочки?
Почему незаполненные электронные оболочки в электрически нейтральных атомах оказываются какими-то неполноценными у одних атомов и они стремятся их заполнить до определенного числа электронов в оболочке? Почему другие атомы вместо стремления заполнить свою оболочку, вдруг начинают создавать новую оболочку, не заполнив предыдущий уровень? И таких химических элементов множество, взгляните в таблицу.
Или Вы не знаете ответов на эти вопросы и я зря к Вам пристаю?
Этим занимаются даже атомы одного и того же элемента: - выделившись в атомарном виде, они очень быстро образуют молекулу из двух атомов, в которой их валентные электроны создают пары и молекулярные орбитали.
Выверты химии могут заключаться в том, что данное соединение может быть комплексным, а там немного другой счет валентности, координационное число может быть 2, 4, 6, 8, каждая координационно- связанная молекула, ион или атом отдает координирующему атому неподеленную электронную пару.
Возможно, и в этом случае подобные игры природы, к тому же возможно образование перекисного соединения.
Атом не может создать электронные оболочки, он их может только иметь, а заполнять их он может уже различными доступными ему способами - через образование химических связей различного характера.
Вы вообще отличаете силу от выгоды? Вы себе отдаете отчет, что в атоме некому определить выгоду? Это два Ваших выверта. Вместо силы Вы подсовываете выгоду, а только некая сила может оторвать электрон от одного атома и только некая сила может присоединить электрически заряженный электрон к электрически нейтральному атому.
В результате стереотипа мышления не только Вы, но и многие химики и физики уверовали в способность неодушевленных объектов определять мистическую энергетическую выгоду.
Похоже, что Вы даже не обратили внимания, что вопрос о силе, а не о выгоде.
Также не обратили внимание на электрическую нейтральность свободных атомов, соответственно не можете предложить характер силы, который действует в атоме и между атомами.
"Почему другие атомы вместо стремления заполнить свою оболочку, вдруг начинают создавать новую оболочку, не заполнив предыдущий уровень?" - Обосновано мнение, что оболочки заполняются последовательно: Каждый последующий элемент ПТМ - копия предыдущего + одна оболочка + известное количество нуклонов. Подробнее:
http://technic.itizdat.ru/docs/iv-efimov/FIL13817017240N110794001/1
Принципу Паули это противоречит.
Подмеченная закономерность, что некоторые элементы имеют большую способность присоединять другие - никак не объясняет почему это так происходит. Это всего лишь известная всем констатация факта, без объяснения это не теория.
Интересный пример такого процесса - поведение пирофорных металлов, например железа - при контакте с воздухом оно загорается, что связано с малым размером частиц и огромной удельной поверхностью. Процесс адсорбции кислорода протекает с такой энергией, что металл загорается.
Конечно, можно попросить Вас рассказать о природе сил, действующих в адсорбции, но Вы этого не знаете, к тому же это будет отвлечением от предыдущего вопроса - откуда берется сила у электрически нейтрального атома, чтобы оторвать у другого атома электрон и присоединить к себе? Как эта сила просачивается в другой атом? Что за "веревочка" держит электрон в другом атоме?
Вас привело в восторг, что удалось оторвать у иридия аж 9 электронов, но вопросы о том, как они там прицеплялись и какая конкретно сила их оторвала, почему-то не вызывают никакого энтузиазма.
А известно ли Вам, что короткими, но очень мощными электрическими импульсами можно оторвать все электроны у атома и оставить только ядра?
Подсказка Вам - сила, способная оторвать электроны от атома, рождается электрическим потоком. Она же перемещает частицы в пространстве.
В данном случае (по обсуждаемой здесь теме) считаю, что полноценной теории строения атомов пока не существует. Отсюда и все проколы Хромова. Тем не менее, он уверен в собственных знаниях http://maxpark.com/community/5654/content/3082556#comment-40874224 и считает их вполне совершенными и не собирается ничего в них менять.
Проблема, оказывается, не столько в разработке новой теории, более полноценно объясняющей реальные явления, а в преодолении сопротивления апологетов старой теории.
Электрон в атоме держит орбиталь...и заряд ядра.
Как конкретно атомы кислорода оторвали 9 электронов у связанного с ними атома Иридия я описал ниже. Механизм мне понятен, но тут важнее условия проведения реакции - Мощный Импульсный нагрев.
Не так сложно оторвать все электроны - гораздо сложнее получить устойчивое вещество представляющее собой элемент с высшей степенью окисления. Здесь речь идет как раз о веществе, пусть в минимальном количестве, но которое смогли даже проанализировать и определить степень окисления. Вообще для иридия характерны степени окисления +3 и +4 окисления, степень окисления +6 известна только для фторида IrF6, так что даже вещество, где степень окисления иридия +8 уже было бы открытием, а ту +9..., даже если она не подтвердится в любом случае это достаточно серьезное открытие.
Ни действие, ни взаимодействие не могут быть без силы. Но в Ваших рассуждениях ее в принципе нет. Более того, в Вашей аксиоматике вообще нет места для силы. Так что Вам с неизбежностью придется менять аксиоматику, Вам не удастся подогнать реальность под свою аксиоматику.
Против этой силы работает, так сказать "Центробежная сила" которой обладают электроны при движении по орбиталям. Получив дополнительную порцию энергии извне электрон поднимается на более высокую орбиталь и при этом "Центробежная сила" действующая на него против кулоновской возрастает, после какой-то порции энергии, эти силы уравниваются и электрон становится свободным. Свободный электрон может быть захвачен электроноакцепторным атомом с образованием отрицательного иона и выбросом избытка энергии, а атом, который электрон покинул становится положительным ионом. Эти ионы далее вступают в кулоновское взаимодействие... образуя ионное соединение.
В случае образования ковалентной связи полной потери электрона не происходит, образовавшаяся электронная пара принадлежит обоим атомам, но при этом больше находится у электроотрицательного конца молекулы, чем у электроположительного.
Тем не менее все Ваши реплики в оправдание принятой современными химиками аксиоматики полезны, они выявляют суть этой аксиоматики и ... ее дефекты.
Теоретическая модель атома должна быть непротиворечивой, но в современной науке фактически каждый аспект теории атома объясняется своей локальной концепцией, слабо совместимыми между собой.
Как бы Вы ни старались у Вас не получится сопрячь разные свойства электронов и атомов в нечто целостное. А их очень много. Вот сейчас Вы упомянули движение по орбиталям, но не учли, что места в атоме иридия для движения электронов нет, там все занято другими электронами. Не указали силы для подобного перемещения электронов по орбиталям.
Но сначала нужно уточнить строение этого соединения, а уж потом переходить к созданию теорий, наличие 9 атомов кислорода около 2 атомов иридия - условие необходимое, но недостаточное.
Есть такая задачка для химика -первокурсника нарисовать строение вещества с брутто-формулой Na2S2O4 - продукт многотоннажный называется гидросульфит или дитионит натрия. Многим это не удается
Мне совершенно не нужна теоретическая модель не способная объяснить протекание тех или иных реакций. Модель создаётся лишь для того, чтобы она могла с достаточной точностью предсказывать поведение атомов и молекул в различных реакциях. Моделью ради модели пусть занимаются схоласты -альтернативщики, которые колбу в руках не держали и ни одного вещества сами не получили.
К сожалению Вы не нацелены на обнаружение ошибок в общепринятой концепции атома, в то время как эта концепция рассыпается в хлам даже при не очень строгой проверке. Увязать в целостную концепцию нужно же все известные науке свойства электрона и атома. Массу, спин, магнетон, размеры, заряд, связи, валентности, оболочки, квантовые числа, поля, энергию, силу, все электрические и магнитные явления и т.д. и т.п. И все увязать так, чтобы полученный объект работал в полном соответствии с его наблюдаемыми свойствами. Напоминаю еще раз, что объектом разработки является теория атома. Что это обратная задача - поиска того, что происходит в атоме, чтобы он обладал всеми известными свойствами.
Для обратной задачи эмпирические данные являются "известным", а теоретические построения - "искомым". Нужно найти то, что происходит в атоме, электроне, в ином исследуемом объекте, чтобы объект обладал эмпирически наблюдаемыми свойствами.
Вместо того, чтобы понять это, Вы вкладываете в искомую теорию такие явления, которые в атоме не происходят либо не могут происходить. Например, Вы совершенно безосновательно встраиваете в теорию атома вращение электронов вокруг ядра. Зачем? Электрон не может вращаться вокруг ядра, там просто нет места. Более того, для пространственного перемещения электрона нужна отдельная сила, приводящая частицу с массой в пространстве, а ее нет. В результате теорию атома вставляются откровенные ляпы и глупости, но еще раз говорю, что эти глупости не могут быть выявлены практикой, потому что электрон и другие частицы ведут себя так как ведет совсем по другим алгоритмам, технологиям, которые и нужно найти.
Для обратных задач практика не проверяет теорию.