共有結合

原子番号２０迄の、原子の性質迄の説明は一応区切るとして、後は無機物と言われる金属類ばかりです。なので、有機物と無機物に分けて、一気に説明することにしました。金属の特徴は、中性子数が陽子数より圧倒的に多くなることです。それが何故金属の性質に成り得るのでしょう。只単に重いからと言えばそれ迄ですが、原子一個であれば、風に乗って、30km以上の圏内を彷徨うことは、あの原発事故で教わりました。結果から言えば、重さたらしめているのは、原子同士の結合の多さによる物体として認識する数の多さとも言えます。

しかし、待って下さい。有機質の中にも固体の性質を示す物質は結構有ります。宝石類もそうだし、プラスチック類もそうです。貝殻、氷も入れれば、有機質からなるものも、身の回りに溢れています。そうなれば、その結合の仕組みが分かれば、固体の性質が分かりそうです。
今迄は、有機質は、多く単体で見てきました。しかし、それではダメな様です。
では、それではダメな理由はと言うと、この金属類の固体を見れば分かります。これらの傾向は、中性子数が多ければ多い程、鉱物の塊として存在します。つまり、同じ単体の結合の役目を果たしています。考えられるのは、電子と陽子が反応して中性子として自然崩壊する時、電子が無くなる分けですから、安定を取るために、他から電子を補給しなければなりません。一番手っ取り早いのが、同じ種類の原子の電子を貰い受ければ良い分けです。しかも、共有すれば、もう一つの原子も、崩壊出来ます。これを、連鎖して行けば、金なら金の金属が生まれます。この結合は、他の原子の受け入れを拒否出来ますから、強い結合となります。

さて、そう考えると、有機物にも中性子は存在します。無いのは水素だけです。なので、水素だけは、単体で存在出来ると言えます。水素分子の、無可有の構造図は無視します。順番に考えて、ヘリウムは陽子、中性子が同数ですから、安定です。しかし、水素とヘリウムの間には、存在が難しいとされる何種類かの重水素が想定されます。その中でも安定な部類に入るのが、陽子２個、中性子１個、電子２個ではないでしょうか。これは、ヘリウムより、中性子が１個少ないだけで、電子は対称に存在出来ますから、安定であり、膨張も出来ます。膨張して、あるタイミングで、水素と合体した場合、陽子３個、中性子１個、電子３個で、電子軌道が不安定で、原子変換してヘリウム原子になり安定します。と言うことは、ヘリウムは分子の、He₂ 出なければならないと言うことです。
では、最初に中性子が出て来る原子として知られるのでヘリウム原子を数学的に因数分解の形で表してみましょう。
質量で考えれば、水素が４個結合した原子であり、その内２個が原子変換して、中性子ができ、電子2個が減った形で安定なので、
4P(プロトン) + 4e(電子) - 2P - 2N(ニュートロン) -2e = 0
簡略化すれば、2P - 2N + 2e = 0 ---> P + e = N
別段難しいことをしている分けではありません。整理しているだけです。只、これからは、陽子、中性子、電子を、見易くするために、P, N, e をなるべく使いたいと思います。
He は、N が有りますから、共有結合していそうですが、電子軌道は安定しているので、共有スペースは無く、共有結合は出来ません。その場合の結合力は、Nだけによる重力だけです。これを、ファンデルワールスの力と呼びたいのですが、何故か、この力は、水素にも有るとされています。だから使っていないのですが、重力でも意味は私にとって同じです。

さて、ヘリウムは原子番号で言えば、１と１から２の間にある物質との合体によって出来た物質であるとの推測で話を進めています。これを、核融合としてしまえば楽なのですが、地上でも起こりえるとしていますので、ここが表現として曖昧さが残りますが、表現が楽なので、核融合と同じとしました。
数学では、１と２の間によく使われるのに、√２、√３が有ります。無理数で、数字で表すと延々と続くので記号と組み合わせて表記され、三角形の面積を求めるのによく使われ、円の直径と円の接点とで作られる三角形の基本である、４５°、６０°の直角三角形の王道に出て来る数字です。
これを、ちょっと利用させてもらうと、P1+N1+eの重水素を√2H、P2+N1+2eの重水素を√３Hとすれば、先ほどの反応は、H+√３H+核融合=He と成ります。
数字だけで追えば、これも可能です。√2H x √2H = 2H ---> He
これは結構すっきりとした形で、掛け算にしてありますが、足し算では、物質の中身は合っています。
半円に内接する円の中心を原子の中心として、円の接点を電子に見立てると、核反応の過程では、電子は激しく運動しますから、色々な三角形が出て来て、その内に、ピタゴラスの定理やら何やらが重要であると分かる筈です。図にすると歴然とするかも知れませんが、それは学校の教育に任せるとして、この幾何学の必要性を理解するには、化学、物理は欠かせないように思うのですが、今生徒達が、どのような教育をさせられているのかは、こちらから伺い知れません。そもそも、学科ごとに教師が違うとなると、ロンドン・パリ教育になると思うのですが、学校の教育は、そればかりでは無いし、高々中高の６年で全て分かったら、苦労は有りません。
話が逸れましたが、Nは、重力結合で分子を作る役目があるとしました。一個で一個の原子を引きつけるとすると、Heは何も無い空間では、綺麗な一層を作って存在することと成ります。絶対零度近くでは、重力に逆らって伸びて行く現象もあることから、矛盾しません。かといって、これは強い力ではないので、外力が働けば簡単に断ち切れます。人間が大地をジャンプ出来るような、力ですが、質量数が同じなので、本当に弱い力です。

整理すると、N は、宇宙創世時は無く、e と P が出会って出来る物質とすると、秩序立てて説明出来ます。とすれば、元々原子の軌道上に釣り合いを保っていた e, P ですから、形の上では e を無くした空間だけは残っており、そこに又 e が入れる作用は、働きます。それでも,その分の e 全てはオブジェクトとして呼べません。そこで出て来る概念が共有すると言う概念です。その作用を重力＋電気力とすると、やはり上手く説明出来ます。水素はその作用が無いので、勝手気侭に動けます。
それではリチウムは、どうでしょうか。N が１個多い場合は、e の共有スペースが一個有りますから、原子が２個で、二つの共有結合出来ます。ここでやっと固体としての分子が出て来ました。他の有機物の結合は、人の名前で言えば、ファンデルワールスの力、私から言わせれば重力だけなので、弱い力ですが作用は働きますので、何と表現していいのか分かりませんが、原子間力結合による集合体は出来ます。

単体で考えていたときは、N が増えると、原子核の膨張をロックすると言う使い方をしていましたが、それはそれで言えると思いますが、分子になれば互いの原子が規制をしますから、膨張を防げますから、共有電子からもロックしているとも言えます。
ここで、原子番号を追って行くと放射性物質にぶつかります。ウラン原子を見てみましょう。一番存在するウランは、原子量238で原子番号92なので、146個が中性子なので、結構共有結合していることになりますが、この結晶構造のイメージが付くでしょうか。全ての共有するスペースに電子が共有するには、余りにも数が多過ぎるので、空きができるのは想像できます。この空きは、ゲルマニウムに始めに現れ、ケイ素等の半導体とは違う性質の半導体の使われ方が考えられるのですが、今の現状は分かりません。

さて、見るとウランには電気が流れるスペースが沢山有ります。実際流すと、どうなるのでしょうか。e は溜まって行き臨界に迄達すると、原子核に向かうしか有りませんが、電子は陽子しか反応しません。なので、陽子が無くなって来るとプラスの制御棒に向かうしか有りません。その途中にちゅがあれば、衝突して核分裂が始まります。
この時、水自体は沸騰するだけと思うかも知れませんが、圧力容器の中では、もっと複雑な反応が予想されます。

続けて書こうかと思ったのですが、余りにも多くのパターンが出て来て、とても書き切れないのに今気付き、又の機会にしました。結果としては、原子力の核反応は、誰も理論付けで稼働させているものではなく、実験段階を危険を承知で行なって、後付けで理論を構築しようとしているとしか言いようが有りません。安全は、機械のシステムをクリアしても、どうしても、見えない物質の脅威は拭えません。だからといって、その世界に入ってから危険を発見したとしても、その身内上の問題となってしまい、公表は隠蔽されます。しかも、分からないとすれば、誰も意見することが出来ないのです。
水俣病の発見が遅れたのも、その性であり、しかもかなり事態が深刻になって国が動き出しました。これは、それでもごく一部で済んだから良さそうなものの、原子力の場合、事態はもっと深刻になりそうです。

これは、それくらいにして、この考えで、電気力迄行きましたから、次は磁気力です、と成るのですが、よく読んでもらうと分かるのですが、説明は終わっている様なものです。

つまり、統一場達成です。