氫氧化合的機(jī)理

1、氫氧化合的機(jī)理 志勰本文為證明能量守恒和轉(zhuǎn)化定律不能成立的3個(gè)方法中能量存儲(chǔ)的失效的說明文件。本文主要從力學(xué)原理說明氫氧化合反應(yīng)的微觀能量過程，提出氫氧化合反應(yīng)過程中，釋放能量的過程主要在氧分子分解或化合成其它物質(zhì)的過程。該文的分析過程所采用的氧原子核模型為球殼式原子核結(jié)構(gòu)模型 和原子核外電子的力學(xué)分布方法中的16o（2），在原子核原子的結(jié)構(gòu)的分析中，可參見該文。1、氫氧燃燒的化學(xué)反應(yīng)過程    研究氫氧燃燒的過程，尤其是精確的采用物理的方法來研究，我們必須知道氫氧分子的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)，才可以對(duì)氫氧燃燒的過程進(jìn)行正確的判斷，否則即便拼湊出和結(jié)果相吻合的過程，我們所推論出

2、的過程也未必是氫氧燃燒過程中真實(shí)的過程，下面我們先來看氫氧分子的結(jié)構(gòu)。    1、氫氧的分子結(jié)構(gòu)    在傳統(tǒng)分子結(jié)構(gòu)都采用19世紀(jì)原子軌道的理論模式來進(jìn)行構(gòu)建的分子結(jié)構(gòu)，其實(shí)只要稍微有點(diǎn)力學(xué)常識(shí)的人就會(huì)知道，那樣的結(jié)構(gòu)根本不可能存在。（這個(gè)問題可參見物質(zhì)存在欄目中的物質(zhì)的分子屬性與原子核外的電子分布狀態(tài)核外電子的存在狀態(tài)和物質(zhì)分子對(duì)光吸收的關(guān)系，本人寫的）沒有力學(xué)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)可能么？我本人對(duì)這樣的結(jié)構(gòu)沒有任何的信心。在物理上進(jìn)行說明，我想還是采用我本人這兩年探索的力學(xué)結(jié)構(gòu)模式更為可靠1些。    分子

3、是由原子組成，而原子核外的電子分布依賴于原子核的結(jié)構(gòu)。那么在討論氫氧的分子結(jié)構(gòu)中，需要首先確定原子核的結(jié)構(gòu)，來進(jìn)1步確定原子的結(jié)構(gòu)。    （1）氫原子、氫分子結(jié)構(gòu)    氫原子結(jié)構(gòu)是沒有爭議的，和傳統(tǒng)化學(xué)中的軌道理論中的空間位置是相似的，如圖：    其中紅色的為質(zhì)子，黑色的小球是電子。氫原子在所有的原子中對(duì)外作用是最特殊的，原因在于只有1個(gè)帶正電的質(zhì)子和1個(gè)帶負(fù)電的電子組成，對(duì)外空間的電的作用上，表現(xiàn)為1種極易發(fā)生作用的結(jié)構(gòu)。任何1個(gè)表現(xiàn)為負(fù)電作用源的分子，質(zhì)子1端則會(huì)對(duì)其產(chǎn)生電引力；而任何1個(gè)表現(xiàn)為

4、正電作用源的分子，電子1段則會(huì)產(chǎn)生電引力。兩者電性相反。因此氫原子是非常特殊的1種原子，是最易和其它分子、原子發(fā)生作用的原子。順便捎帶說1下，有意思的是還存在另1個(gè)與此相反的非常特殊的原子，就是氦原子，如圖：    在原子的尺度空間，它是以兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)電子組成的穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)，正負(fù)電對(duì)外空間作用相削，不對(duì)其它原子分子產(chǎn)生電作用。它是最穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)，僅以單質(zhì)氦原子的結(jié)構(gòu)存在，不會(huì)和任何其它的原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。    兩個(gè)氫原子所組成的氫分子，其力學(xué)結(jié)構(gòu)就和氦原子的力學(xué)結(jié)構(gòu)相似的，是非常穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)。因此在大于分子尺度，氫分子對(duì)外沒

5、有電的作用，表現(xiàn)為電中性。    （2）氧原子、氧分子結(jié)構(gòu)    氧原子和氫原子則不同了，傳統(tǒng)的氧原子核外電子結(jié)構(gòu)為   采用球殼式原子核模型所得到的氧原子核力學(xué)結(jié)構(gòu)如下圖：    16o（2）應(yīng)該是化學(xué)反應(yīng)中所采用的原子核結(jié)構(gòu)。氧原子核中包含有8個(gè)質(zhì)子，形成以質(zhì)子為頂角的正立方體。那么氧原子核具有6個(gè)面。分別可以排布6個(gè)電子。并且6個(gè)方向各向同性。余下的兩個(gè)電子必須對(duì)稱排布在第2層穩(wěn)定的作用面上。至于為什么是這樣的結(jié)構(gòu)，可參見球殼式原子核結(jié)構(gòu)模型和原子核外電子的力學(xué)分布方法。&nbs

6、p;   由于氧原子核最外電子層上存在兩個(gè)自由電子，并且原子核最外層的質(zhì)子的排布結(jié)構(gòu)為4個(gè)質(zhì)子為1個(gè)面，那么氧分子的穩(wěn)定排布結(jié)構(gòu)為4個(gè)自由電子分別位于兩個(gè)氧原子對(duì)角的4個(gè)面上，如圖：    1個(gè)綠色的正立方體的6個(gè)角為1個(gè)氧原子核外6個(gè)電子穩(wěn)定分布的空間位置。這樣的結(jié)構(gòu)為兩個(gè)氧原子組合的最穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)。    由于氧分子的大部分電子都位于兩個(gè)原子核之間的區(qū)域，那么相對(duì)于兩個(gè)原子核連線的外端，電子分布比較稀疏，這樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致氧分子原子核連線的軸上，原子核對(duì)分子外的作用表現(xiàn)為正電，容易吸引表現(xiàn)為電負(fù)作用的分子或原子。

7、由于大部分電子都位于兩個(gè)原子核之間的區(qū)域，多達(dá)14個(gè)電子，那么在外來作用下兩個(gè)原子容易斷開，并且這14個(gè)電子之間的排斥力，會(huì)使氧原子獲得很大的動(dòng)力，加速氧原子的分離速度，是氧原子獲得動(dòng)量。所以氧化反應(yīng)通常都是放熱。氧氣表現(xiàn)為容易參加化學(xué)反應(yīng)，并且氧分子分離的過程是放熱過程。    2、氫氧的燃燒過程    常規(guī)溫度下的氫氣和氧氣燃燒    （1）氫分子、氧分子燃燒過程中的第1產(chǎn)物氫氧分子    前面我們看到了氫分子是非常穩(wěn)定的分子，在大于分子尺度，對(duì)外顯示電中性，并且具有穩(wěn)定

8、的力學(xué)結(jié)構(gòu)。因此在常溫下，氫氣和氧氣可以共存。但是在小于分子尺度上，由于分子的力學(xué)結(jié)構(gòu)都是由原子核和核外電子組成的，那么在兩個(gè)分子接近到1定程度，原子間必然會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的作用。    在氫分子和氧分子的碰撞過程中，1旦氫分子動(dòng)量達(dá)到可以進(jìn)入到氧分子的電子密集區(qū)，那么氫分子的力學(xué)分布狀態(tài)便會(huì)打破兩個(gè)氧原子的穩(wěn)定力學(xué)結(jié)構(gòu)，那么氧原子便會(huì)分離。由于氫分子是對(duì)稱的，并且在破壞氧分子力學(xué)結(jié)構(gòu)的過程中其作用區(qū)域遠(yuǎn)小于分子區(qū)域，那么氫分子的原子核電子也會(huì)和氧分子中的電子、原子核發(fā)生作用，那么會(huì)形成對(duì)稱破裂。形成兩個(gè)分別由1個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子組合的分子。我想可以叫做氫氧分子。該過

9、程為力學(xué)的對(duì)稱破裂過程，不會(huì)形成除此之外的其它的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。    氫分子動(dòng)量達(dá)到進(jìn)入氧分子的電子密集區(qū)的動(dòng)量，反映在溫度上，就是我們通常所說的燃點(diǎn)。nextpage    大家1定會(huì)有疑問，為什么不把它叫做氫氧離子。因?yàn)樵撐镔|(zhì)結(jié)構(gòu)總體上電中性。該結(jié)構(gòu)如下：    由于氧原子為正立方體力學(xué)結(jié)構(gòu)，1個(gè)質(zhì)子和氧原子只有3個(gè)可以填充力學(xué)結(jié)構(gòu)的作用點(diǎn)，4個(gè)才可以達(dá)到力學(xué)的穩(wěn)定狀態(tài)，這決定兩個(gè)原子核之間的鏈接為不穩(wěn)定鏈接，該結(jié)構(gòu)需要獲得1個(gè)電子達(dá)到4個(gè)電子的結(jié)構(gòu)連接才可以達(dá)到穩(wěn)定的力學(xué)分布狀態(tài)。我們知道，氫氧離子就是

10、這樣的狀態(tài)。但卻表現(xiàn)為電負(fù)性了，不是分子是離子了。因此，大量的該過程可以吸附電子，燃料電池可利用該過程獲得電源的正極。    氫分子、氧分子碰撞過程產(chǎn)生氫氧分子是放熱過程。    （2）氫氧分子和氧氣、氫氣的碰撞    兩個(gè)氫氧分子分離后，原子勢能得以釋放，獲得較高的動(dòng)量。相對(duì)來說氫氧分子在最初的混合氣體里算是高能分子了。由于碰撞的隨機(jī)性，它和氣體中任1種分子都會(huì)發(fā)生碰撞。    （1）兩個(gè)氫氧分子發(fā)生的碰撞：由于力學(xué)結(jié)構(gòu)是相同的，那么兩個(gè)氫氧分子碰撞后保持原結(jié)構(gòu)，該碰撞過程

11、為彈性碰撞。不吸熱也不放熱。    （2）氫氧分子和氧分子碰撞：由于氫氧分子不是對(duì)稱的，在碰撞過程中打破氧分子的穩(wěn)定力學(xué)分布狀態(tài)，并吸收1個(gè)電子，該過程為放熱過程。并形成如下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)：帶有1個(gè)正電荷的氧離子、氧原子以及氫氧分子本身吸收1個(gè)電子而形成的帶1個(gè)單位負(fù)電的氫氧離子。根據(jù)原子勢能的大小，可以判定該次釋放熱能的量要大于氫氧分子分離時(shí)所放出的熱能?；蛘哒f獲得更大的動(dòng)量。    （3）氫氧原子和氫分子的碰撞：氫氧原子和氫分子的碰撞最初形成h3o。主要原因是氫氧分子中的氫已經(jīng)通過3個(gè)電子和氧原子結(jié)合。那么在和氫分子的碰撞后，由于氫分

12、子是對(duì)稱的，該力學(xué)結(jié)構(gòu)在和氫氧分子結(jié)合后，不會(huì)受到核外電子的排斥力，前面已經(jīng)說過了，氫原子是非常特殊的是最易和其它分子、原子發(fā)生作用的原子。在碰撞初始，沒有任何力學(xué)依據(jù)會(huì)導(dǎo)致分離出1個(gè)氫原子或者氫離子。該過程是吸熱過程。    但是氫氧分子和氫分子化合后，碰撞前的氫分子會(huì)由于兩個(gè)氫原子核之間的作用力。分別分布到氧原子核外層的6個(gè)穩(wěn)定作用面剩余的5個(gè)面上的兩個(gè)面上。同時(shí)分布過程中遵守所受到的最小作用力的位置上。該結(jié)構(gòu)為不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。在該分子振動(dòng)過程或者和其它分子碰撞過程中，則會(huì)脫落1個(gè)氫原子,發(fā)生分解。該過程為吸熱過程，形成水。   

13、化學(xué)方程式為h3o=h2o+h。該過程吸收的量很小，或者幾乎不吸收熱量。    （4）氫原子和氫氧原子的碰撞    氫氧原子和氫原子的碰撞過程為吸熱過程。該過程氫氧分子和氫分子化合所吸收的動(dòng)量只有氫氧分子和氫分子本身總動(dòng)量的1/17。    （3）在氫氣和氧氣燃燒的過程中，放熱過程主要是氧分子中的氧原子由于受到氧原子核外電子斥力的作用相互分離的過程。在每形成1個(gè)水分子的過程中，o2至少釋放兩次熱能。這是氫氣燃燒值高的主要原因之1。2、高溫的氫氣和氧氣化合生成水的過程    上面我們已經(jīng)看了常溫狀態(tài)下的氫氣和氧氣的燃燒，那么在能量的邏輯結(jié)構(gòu)中提出的證明能量不守恒的第2個(gè)問題能量存儲(chǔ)的失效中提到，將氫氣和氧氣單獨(dú)加熱到很高的溫度，然后再將它們會(huì)合到1起，那么該化學(xué)能將會(huì)失效。下面我們來看這個(gè)問題：    氫分子是