Cтраница 4
Мы уже много раз указывали, что ядро построено из нейтронов и протонов. Это представление в высшей степени убедительно. Достаточно упомянуть, что магнитный момент электрона примерно в 2000 раз больше магнитного момента атомного ядра, и невозможно было бы понять, каким образом электрон в ядре теряет этот момент. Наряду с этим имеется еще ряд других фактов, несовместимых с допущением присутствия электронов в ядре. [46]
В настоящее время ароматичность обычно выражают на языке теории молекулярных орбиталей. Структуры, которые имеют ряд особенно устойчивых занятых я-молекулярных орбиталей, называются ароматичными. Простое выражение, взаимоотношения между описанием структуры с помощью МО и ароматичностью известно как правило Хюккеля. Оно проистекает из простой теории молекулярных орбиталей Хюккеля ( МОХ) и утверждает, что плоские моноциклические полностью сопряженные углеводороды будут ароматичны, если кольцо содержит 4n - f - 2 л-электронов. На рис. 9.1 показаны рассчитанные на основании теории МОХ энергии л-орбиталей циклических ненасыщенных систем с числом атомов углерода в кольцах ст 3 до 9 ( об основах теории МОХ см. гл. Орбитали, изображенные ниже пунктирной линии - это связывающие орбитали: когда они заполнены, молекула стабилизована. Орбитали, попадающие на пунктирную линию - несвязывэющие; нахождение электронов на этих орбиталях не влияет на общую энергию связей в молекуле. Орбитали выше пунктирной линии - антисвязы-вающие; присутствие электронов на этих орбиталях дестабилизует молекулу. [47]
Этот третий род взаимодействий является более интересным и неожиданным, и даже приближенное объяснение его не может быть дано без привлечения квантово-механических представлений. Согласно Дираку, электроны могут существовать в состояниях как положительной, так и отрицательной кинетической энергии. Обычно мы не замечаем отрицательных электронов с отрицательной энергией просто потому, что они имеются повсюду. При столкновении достаточно энергичного - фотона с одним из этих электронов фотон может вырвать его из состояния отрицательной энергии и таким образом освободить его. Электрон вылетит как обычный отрицательный электрон с положительной кинетической энергией, оставив положительную дырку в сплошном фоне отрицательного заряда. Фотон с энергией 2 m0cz ( 1 02 Мэв) или большей может таким образом вызвать рождение электрон-позитронной пары. Из всей энергии фотона первые 1 02 Мэв используются для создания массы покоя, а остаток переходит в кинетическую энергию электрона и позитрона. Фотон не рассеивается в этом процессе, а полностью поглощается. Вследствие требований сохранения энергии и импульса рождение пар не может происходить в пустом пространстве, ему в большой степени способствует наличие атомных ядер; рождение пар может происходить и в присутствии электрона. В первом приближении вероятность рождения пар в поглощающей среде пропорциональна Z2, так что для его изучения наиболее удобны элементы с большим атомным номером, например свинец. [48]