Details

В учебном пособии обсуждается широкий круг вопросов, связанных с изотопами. Даётся картина изучения атомных весов химических элементов в историческом аспекте и с численными данными из оригинальных работ XIX в. Рассматриваются различные этапы становления атомистических представлений: идеи Дальтона и Праута, периодическая система Менделеева, ранние идеи изотопии. Представлены некоторые аспекты развития техники научных исследований: электролиза, спектрального анализа, пучков частиц и излучений в вакууме, с точки зрения их применения в открытии химических элементов и раскрытия свойств материи. Для математического описания и практических вычислений представлены понятия, методы и инструменты анализа данных с интервальной неопределённостью применительно к тематике изотопов. Анализируются экспериментальные данные атомных весов химических элементов в сравнении с теоретическими представлениями. Проведён анализ данных по атомным спектрам и определению массы электрона. Применятся понятия совместности интервальных величин, моды интервальной выборки и мультиинтревалов. Пособие предназначено для учащихся 4-го курса Высшей школы математики и прикладной физики Физико-Механического института Санкт-Петербургского университета Петра Великого по специальности “системное программирование” в рамках курса “Интервальный анализ” и учащихся 2-го курса магистратуры в рамках курса “Интервальная статистика”.

• Оглавление
• Введение
• Глава 1. Предистория изотопнойтематики. Новый атомизм
• 1.1 Атомные веса химических элементов
• 1.1.1 Состояние представлений о химических эле ментах к XIX в.
• 1.1.2 Закон постоянства состава. Дискуссия между Пру и Бертолле.
• 1.1.3 Новый атомизм — Дальтон
• 1.1.4 Гипотеза Праута
• 1.1.5 Становление химии. Между Праутом и Мен делеевым
• Глава 2. Таблица Менделеева
• 2.1 Периодические системы
• 2.1.1 Периодическая таблица Мейера
• 2.1.2 Периодическая таблица Ньюленда
• 2.1.3 Периодическая таблица Менделеева
• 2.2 Развитие периодической системы
• 2.3 Проблемы периодической системы
• 2.3.1 Ошибочные данные
• 2.3.2 Благородные газы
• 2.3.3 Неоткрытые элементы
• 2.3.4 Отсутствующие на Земле элементы
• 2.3.5 Редкоземельные элементы
• 2.3.6 Графическое представление таблицы Менде леева
• 2.3.7 Изотопная информация
• Глава 3 Идеи изотопии в XIX в.
• 3.1 Бутлеров — неэлементарность атомов
• 3.1.1 О связи веса и энергии
• 3.1.2 О сложном характере элементов
• 3.2 Крукс — мета-элементы
• 3.2.1 О числе химических элементов
• 3.2.2 О происхождении химических элементов
• 3.2.3 Мета-элементы
• 3.3 Ридберг — поиск закономерностей атом ных весов
• 3.3.1 Приближённая целочисленность атомных ве сов
• 3.3.2 Порядковые номера элементов и заряды эле ментов в периодической системе
• 3.3.3 Идеи неаддитивности атомных масс
• 3.3.4 Резюме Паули
• 3.4 Заключение
• Глава 4. Развитие научной базыдля атомарной теории
• 4.1 Электролиз
• 4.1.1 Исторические вехи электролиза
• 4.1.2 Открытие элементов с помощью электролиза
• 4.1.3 Атомизм и электролиз
• 4.2 Спектроскопия
• 4.2.1 Выход за рамки видимой области спектра —Гершель и Риттер
• 4.2.2 Спектр неба на Земле — линии поглощения Фраунгофера
• 4.2.3 Г. Кирхгоф и Р. Бунзен — создание метода спектроскопии
• 4.2.4 Открытие элементов с помощью атомной спектроскопии
• 4.3 Атомная спектроскопия — теория
• 4.3.1 Эмпирические формулы
• 4.3.2 Ритц. Метод вычисления и комбинационный принцип
• 4.4 Вакуумная техика, катодные лучи, рентгеновское излучение, спектроско пия
• 4.4.1 Вакуумные трубки: от игрушки к прибору
• 4.4.2 Рентгеновские лучи
• 4.4.3 Электроны и положительные электроны
• 4.4.4 Вакуумная ультрафиолетовая спектроскопия
• Глава 5. Математическая обработка данных по атомным весам
• 5.1 Историческая эволюция значений атом ных весов
• 5.1.1 Эмпирические оценки атомных весов - XX в.
• 5.1.2 Данные по атомным весам Праута и Берцел лиуса.
• 5.1.3 Данные по атомным весам в 1869 г.
• 5.1.4 Данные по атомным весам в 1910 г.
• 5.1.5 Сводные данные по атомным весам в XIX в.
• 5.2 Обработка данных по атомным весам в XIX в. методами интервальной стати стики
• 5.2.1 Интервальный анализ и интервальная стати стика
• 5.2.2 Характеристики интервала
• 5.2.3 Отношения между интервалами
• 5.2.4 Теоретико-множественные операции над ин тервалами
• 5.2.5 Классическая интервальная арифметика
• 5.2.6 Полная интервальная арифметика (Каухера)
• 5.2.7 Совместность выборки
• 5.2.8 Индекс Жаккара
• 5.2.9 Обработка данных — дескриптивная
• 5.2.10 Обработка данных — мера совместности
• 5.3 Обработка данных с информацией о стабильных изотопах XX в.
• 5.3.1 Привлечение информации XX в. об изотопах
• Глава 6. Математическая обработка данных по атомным спектрам и свойствам электронов
• 6.1 Атомные спектры — ключ к строению атома
• 6.2 Математический аппарат для обработ ки спектров
• 6.3 Обработка атомных спектров серии Бальмера
• 6.4 Обработка спектров вакуумного ультра иолета Лаймана
• 6.5 Мультиинтервал атомных масс благо одных газов
• 6.6 Обработка данных по свойствам катод ных лучей Томсона
• Глава 7. Итоги XIX в. с точки зрения представлений о материи
• 7.1 Новый атомизм и химическое строение вещества
• 7.1.1 Атомные веса на основе химических веществ
• 7.2 Атомный уровень материи — подготов ка базы исследований XX в.
• 7.2.1 Тепловое излучение и спектроскопия атомов
• 7.2.2 Составляющие материи
• Заключение
• Список иллюстраций
• Список таблиц
• Литература
• Предметный указатель