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全面互洽的物理化学(三)

已有 695 次阅读 2020-11-24 11:26 |个人分类:物理新视点|系统分类:论文交流

      自然真实不是支离破碎的解释、而是互洽的圆满

                                           晏成和

上两篇博客,分别以钢铁和硅为代表,讨论了金属和非金属特性与其价电子规律运转机理全面互洽的关联;在此,进一步对人们常见的许多理化特性甚至是自然之谜,来一个追根寻源的全面解读。

价和电子的规律运转形成了结构元,实现了原子的结合、建构了基本物质,同时也建立了物质的分分合合。由此,构建了化学,是物质化学特性互洽的根源。

在此简要地介绍价和电子与物理化学,有些内容之前的博文已经有所涉及,需要理解详细的,可以去看看。


1 分子特性) 除惰性气体之外,所有物质都是由多个原子结合构成分子、构成晶体而存在。同种原子总是两两结合成分子(如氢气、氧气)。不同的原子常常是多个结合,一般是使共有的价电子之和达到8、或8的整数倍(如,水,二氧化碳、盐)。

不同原子有条件地结合成为分子,其核外电子运动是结合的关键,一是它们的价电子速率相近;二是电子之和达到稳定的n8;三是原子半径接近。这三条,是化学乃至生物学的核心、中枢,著名的催化反应也是遵循这个核心。

 

2 催化)化学反应的过程是物质重组、构成新物质的过程,有些物质能够相互起反应,有的反应容易、有的则很困难;有的反应神速、有的反应缓慢。由此,在化学研究中制定了一个拟人化的名词:化学性质-活泼,却无从知道这活泼来自哪里。

现在,催化的方法越来越多,有加温、有催化剂、光照、磁场、微波等,其核心就是改变价电子速率,使反应物双方结构元的速率接近,有利于结构元重组,使化学反应顺利进行。

催化剂的催化作用一直蕴含着神奇,使原来几乎不能发生的反应,在进入了催化剂之后反应瞬间完成,而催化剂自身毫发无损。

催化剂一般是原子量很大的重金属元素,或是其他价和电子速率相当、运转稳定的物质,其价电子速率受到内层大量稳定、高速旋转的电子的牵制,因而其价和速率相当稳定,其化学性质十分稳定。这类物质在用作催化剂时,尽量扩大其表面(做成蜂窝状等),使反应物质能更多地与催化物表面接触。

当有需要反应物质的分子经过催化剂这些稳定的结构元的表面时,反应物质的价和电子的速率会受到这稳定价和电子的牵制而更变速率。这样就使得原来因速率不能同步而难以进行的反应,因速率的变更而同步,反应就变得容易快捷,这就是催化作用。

催化问题百年攻坚不下,是思想受到禁锢,是设立了不能涉足电子运转线路、速率的探索禁区。

 

3能量是什么?)这也是当今物理未能回答的问题。

游乐场上过山车是势能、动能转换的绝佳体现。由此确认:动能是物质(体)运动所蕴含的能量;势能则是蓄势待发、将要运动。宏观能量表明:能量与运动及运动趋势密切相关。 

在微观,能量也与运动密切相关,最明显的是电能。在电压作用下电子运动形成电流、形成了电能。电子的运动是电能的载体,电能可以与热能、化学能、光能等相互转化,那么,这各种微观能量也应该与电子运动相关。

我们知道,物质内最活跃、最明显运动的是核外电子,那么“物质内电子的运动会不会是这各种微观能量的载体?”这是一个逻辑明析的思维方向。

人们在火光中发现事实:物质温度高时核外电子速率高-跃迁发出高频光波;反之,温度降低电子速率下降-跃迁光波频率随之下降。核外电子的运动速率随温度有规律地变化,物质吸热温度高-核外电子速率升高。 由此论证:温度-电子的运动速度;热能-核外电子的动能。在事实的基础上把热能与核外电子相应的运动建立了逻辑联系。[1]

核外电子本来就在绕核运转着,大自然用电子的运动速率携带能量,用电子运动方式的不同实现能量转换(见下表)。因为转换前后的能量都是电子的运动,由一种运动形式传递、转换成另外的运动形式,所以总量不变——能量守恒。 

热能

核外电子运转速率的动能

化学能

物质内具有较高速率的核外电子的动能

光能

核外电子跃迁辐射的电磁波

电能

电子在电压作用下宏观运动的动能

机械能

核外电子的动能转换为宏观机械运动

生物能

核外电子的动能在生物体内的体现

     核能

     核内电子的动能辐射的宏观表现


    思想冲破“电子云、测不准”的禁锢,能量问题迎刃而解:物质能量是电子规则运动的动能,能量蕴含在电子规律运动的速率之中,能量由电子的运动进行传递、转换。所有的能量都是核外电子运动的宏观表现、各种能量的存在和相互转换都与核外电子的运动密切相关。

 

4 蓝天 青山绿水) 天空为什么是蓝色?这是一个常见的自然问题。

我在《互洽(一)》谈到金属光泽,黄金发黄光、纯铜发红光也是自然色彩,是因为金属材料价电子运转速率很高,能够辐射电磁波,表明它们价和电子速率在黄光、红光频率附近,蓝天的形成原因也基本如此。

地球大气层弥漫着空气,主要成分是氮气(78%)、氧气(21%)。氮气、氧气的分子都是价和电子包裹着两个原子高速旋转,速率达到了每秒6.5X10^14转,价和运转产生电磁波辐射,这正好是蓝色光波的频率。大气气体分子的价电子的运转伴生的电磁波频率造就了天空的蓝色。

大气中分子之间距离较远,造成这种颜色稀薄、微弱,在几百米内这种蓝色基本显现不出来,在天空中经过几千米的集聚、叠加就显示出美丽的湛蓝。

 

我们平时看到的水都是无色、透明的,但是在清洁的河流湖泊里,水就呈现出美丽的绿色。这个原理跟蓝天一样,纯净的水H2O的价和电子速率正好是绿色光的频率,水多了,微弱的颜色聚集起来就呈现美丽的绿色。

到此,可以回答海水为什么是蓝色。海水是盐和水的化合物,物质在化合中都要提升自己核外电子的速率,所以从绿色升到了频率较高的蓝色。

 

那么青山的树叶为什么是绿色的?因为绿色植物的一个最主要的生存活动是光合作用,光合作用要用到阳光能量、水和二氧化碳。

水的氢氧结合是非常牢固的,其价和电子运转速率正是绿色光的频率。所以树叶必须是绿色才能把阳光中的绿色光集中反射,与水的价电子的运转形成共振,才能打开水分子核外电子的结构元,吸取能量、分解成氢和氧,氢才能与二氧化碳中的碳重新结合、被植物吸收,释放出氧气。从而开启光合作用。

 

5 下雨、磁性)是不是写错了,怎么把下雨和吸铁石弄得一起了?

在《互洽(一)》谈到了金属,谈到二价金属磁性的形成。如果认为大自然创造了磁性就是为了造成吸铁石在小孩子面前显摆,那我们就太小瞧造物主了。

先说下雨吧,我们都知道,雨是水蒸气凝结成的小水滴。可是没人知道其中的细节和过程,在混杂大量氮气、氧气的空中,水蒸气是怎样发现和找到自己的同类,并且相聚结合?

温度降低,天空中水蒸气的价电子降低速率、运转的线路由橄榄球状到立交,产生破口,形成鼓状(图一B),借破口处产生电磁力相互吸引、相聚结合成云。温度进一步降低,云雾聚集成小水珠,落下来形成了雨。

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                                           图一

A  水蒸气分子,蓝色表示核外电子线路呈球面包围,对外显现斥力。

B: 价和电子速率降低、价和电子线路由空间球面运转进入到扭曲运转,

球面壳层两端呈现破口,鼓形上下破口处电磁力显现出来。

C: 电磁力让H2O 分子在茫茫分子之间找到同类,并且相聚成雨。绿色为氮、氧等大气中的分子。 

奥斯特实验告诉我们电子的运动伴生着磁场,只要是电子的运动都能够产生磁场、磁力。除了所有的金属都是磁力连接,所有气体都是由球状电子运转形成的斥力推开距离、由电子鼓形运转形成的吸引力相聚。

人们把空气冷却,在-183℃,氧气价和电子开始鼓形运转、形成了液氧;到-196℃形成了液氮,也是利用了价和电子运转的磁力。

 

氧气和氮气 )说到了氮气、氧气也顺便说说我和许多人多年的困惑。

我们知道,氧气是非常活泼的气体,氧化无处不在。还好,在空气中还有大量的氮气,占78%、氮气惰性、稳定,一物降一物,这个最不活泼的气体,维持了大气的稳定。那么,这个氧气的异常活泼与氮气的古板惰性是来自哪里?

这是我几十年思考的问题,也是所有的化学书籍没有说明的问题。在元素周期表中氮和氧是邻居,氮5价、氧6价。这在同一周期、仅有一个电子之差,怎么能够把化学特性弄得天壤之别?蹊跷在哪里?

同一种元素的两个原子结合成分子,各原子已有的内层电子保持原来归宿,原来各自的价电子将合起来形成分子的价电子、围绕两个核心(原子核及内层电子)重新排布绕分子运转。元素周期表告诉我们,核外电子排布的规律是2/8/18。例如氮气,共有的10个价电子按2/8规则排布(如图二左),内层2个、外层8个电子。这正是惰性气体氖的电子排布,于是氮气也就有了氖的惰性,可以说氮气是分子态的氖。

核结构1.jpg

                                 图二

两个氧原子结合成氧气,共有的12个价电子也是按2/8/2规则排布,形成了活泼金属镁的排布(大家回忆镁燃烧、镁光灯),加上气体核外电子的空间运转的高速率、可塑性。于是氧气的活泼性愈发膨胀、无处不在,可以说氧气是分子态、气态的镁,其活泼性登峰造极,氧化也就成为了自然界的普遍存在。


价和电子-结构元之说诠释了金属、非金属,并且还解读了物质的化学构成、催化、能量,还回答了蓝天绿水、氧气活泼的原因,是化学的突破。因为理化的本源是同一的,那么,它们各个侧面的解读就应该是全面的互为诠释-互洽,能相互援引、相辅相成,保持逻辑一致。互洽是检验物理学理论是否真实、正确的重要指标,也是科学研究的理想和追求。

                           2020/11/22

[1] 晏成和,热是什么,科学网

http://blog.sciencenet.cn/blog-73066-1110189.html

[2] 晏成和,超导体导电原理,科学网

http://blog.sciencenet.cn/blog-73066-1136202.html

 




http://blog.sciencenet.cn/blog-73066-1259674.html

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