ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Юрий Ерин / Запись

ЭМПИРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА ДЛЯ ЭНЕРГИИ АТОМОВ ЭЛЕМЕНТОВ ТАБЛИЦЫ МЕНДЕЛЕЕВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ ПОРЯДКОВОГО НОМЕРА

vortex
13.05.2008
23:35

Evidence for Energy Regularity in the Mendeleev Periodic Table - именно так называется статья (находящаяся в открытом доступе), где приводится формула, связывающая энергию атома с полным набором электронов и его "место" в периодической таблице Менделеева. Конечно же, в статье не идёт речь о точном и строгом получении упомянутой зависимости. Авторы использовали т.н. q-экспоненциальное обобщение  статмеханического распределения Больцмана-Гиббса, предложенное Tsallis:

InqY = (Y1-q - 1)/(1-q)

и с удивлением обнаружили, что если принять Y=E/EH,  где E - энергия атома, EH = -13,6 эВ - энергия атома водорода и, главное, q=0.58145, то полученная расчётная формула

E=EH(1+1.0185(Z-1))2.3892

даёт невероятное согласие с наблюдаемыми данными (см.рис. во вложении).

В конце статьи авторы делают замечание, что неплохо бы было получить эту эмпирическую зависимость из первых принципов, то есть теоретически обосновать. 

Иллюстрации :
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

14.05.2008 02:39#
putnik
Эмпирическая формула для энергии атомов элементов таблицы Менделеева в зависимости от их порядкового номера
> В конце статьи авторы делают замечание, что неплохо бы было получить эту эмпирическую зависимость из первых принципов, то есть теоретически обосновать.

Странное дело...
Атомы уже изучены вдоль и поперек. Все их параметры известны, компьютеры сегодня неприлично мощные...
Почему бы не вычислить полную энергию для каждого атома? С учетом всех возможных взаимозависимостей электронов, ядер и т.д.
Что-то вроде вычислительного эксперимента.
14.05.2008 10:51#
Эмпирическая формула для энергии атомов элементов таблицы Менделеева в зависимости от их порядкового номера
>Почему бы не вычислить полную энергию для каждого атома

Вот возьмите и вычислите. Скачайте, к примеру, программу GAMESS (она для молекул но атомы ей считать тоже естественно можно). Она бесплатная но надо зарегистрироваться. Посчитайте, сравните с этой статьей и напишите свою статью. На персоналке атом посчитать - делать нечего. И даже не очень большие молекулы тоже считаются.
14.05.2008 11:44#
putnik
Эмпирическая формула для энергии атомов элементов таблицы Менделеева в зависимости от их порядкового номера
> Вот возьмите и вычислите. Скачайте, к примеру, программу GAMESS...

На выходные попробую GAMESS...
Спасибо.
15.05.2008 13:05#
Эмпирическая формула для энергии атомов элементов таблицы Менделеева в зависимости от их порядкового номера
>На выходные попробую GAMESS

Вот и славно. Заниматься такими вещами это куда лучше, чем Гелл-Манна ругать. Если что будет не понятно, спрашивайте. Я не много работал с этой программой (но очень немного). Чтобы ей пользоваться, более-менее понимая, что к чему, неплохо бы изучить основы квантовой химии. Для начала (в качестве элементарного введения) можно прочитать нобелевскую лекцию Попла (она публиковалась в УФН -- найдете). Конечно этого крайне мало (всеже это всего навсего популярная лекция), но для самого начала сойдет.
15.05.2008 19:01#
bozox
Эмпирическая формула для энергии атомов элементов таблицы Менделеева в зависимости от их порядкового номера
Степанов Н. Ф., "Квантовая механика и квантовая химия". На Хомелинуксе есть.
18.05.2008 21:44#
putnik
Эмпирическая формула для энергии атомов элементов таблицы Менделеева в зависимости от их порядкового номера
> Скачайте, к примеру, программу GAMESS...

Прикольный сайт разработчика GAMESS... :-)
Всего какая-то неделя, и дадут возможность взять программку:
"Your registration has been submitted for approval by our administrators. Once approved, you should recieve an e-mail with download instructions within a week."


> Вот и славно. Заниматься такими вещами это куда лучше, чем Гелл-Манна ругать.

Гелл-Манну за дело досталось... :-)
Противоречивость в его книге на каждом шагу. Эти идеи не только нельзя класть в основу "кварков", но и вообще всерьез воспринимать. Элементарная логика должна присутствовать в любой работе, тем более он и его сотоварищи давно не студенты. :-(
16.05.2008 21:45#
lesnik
Эмпирическая формула для энергии атомов элементов таблицы Менделеева в зависимости от их порядкового номера
Зависимость полной энергии атома от атомного номера в рамках модели Томаса-Ферми приведена в ЛЛ т.3, п.70. Её можно оценить как энергию взаимодействия двух зарядов Ze, находящихся на среднем расстоянии порядка Z^(-1/3) друг от друга. Точный расчёт даёт соотношение E = 20,8 Z^(7/3) эВ. Я изобразил эту зависимость на графике. Не знаю, может быть в статье имелось ввиду, что их формула описывает эмпирические данные точнее. Тем не менее, наверное, стоило бы сделать ссылку и на это решение. Возможно, следует указать авторам на это.
Иллюстрации :
16.05.2008 22:40#
vortex
Эмпирическая формула для энергии атомов элементов таблицы Менделеева в зависимости от их порядкового номера
Они делают упор в своей статье на теоретическое поучение значения константы q. Кстати, в Ваших расчётах, если подставить Z=1 (водород), то получается 20,8 эВ, и никак не 13,6 эВ. По-моему приближение Томаса-Ферми работает, когда Z немалое, то есть Ваша формула справедлива в большей степени для элементов, находящихся в середине и в конце таблицы Менделеева.
17.05.2008 00:17#
lesnik
Эмпирическая формула для энергии атомов элементов таблицы Менделеева в зависимости от их порядкового номера
Это не мои расчёты, а из ЛЛ. Кстати, там говорится, что константа 20,8 следует из модели Томаса-Ферми, хотя лучшее приближение к экспериментальным данным при данной степенной зависимости даёт коэффициент 16. Да, конечно, приближение Томаса-Ферми - квазиклассическое, поэтому хорошо работает в большей степени для многоэлектронных атомов. Насколько я понял, вопрос также был, в чём причина такого "плавного" поведения. Например, зависимость энергии одноэлектронной ионизации атома (рисунок взят оттуда же, ЛЛ), во-первых, квазипериодична и не столь регулярна. В любом случае стоило упомянуть и о степенном приближении данной зависимости, которое физически весьма обоснованно.
Иллюстрации :
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 654

Пользователей
в системе: 2783

Всего записей
и комментариев: 50264

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 17

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия