ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Строение сложных атомов из "Химия" Заряд ядра атома, определенный в работах Мозли, Резерфорда и Чадвика и совпадающий с порядковым номером, присвоенным данному элементу Д. И. Менделеевым (Ван-дер-Брук), ( повременно определяет число электронов в данном атоме, в силу нейтральности атомной структуры. [c.45] Электроны в атоме различаются по своим энергиям и распределение электронов по энергетическим уровням в атомах сложных элементов мы можем установить, исходя из данных спектральных исследований или изучая работу отрыва электрона от атома методом, предложенным Франком и Герцем. [c.45] Первый путь является более точным, но сложным и требующим специальной подготовки в области математики и физики. Поэтому мы будем, ссылаясь на данные спектральных исследований, лишь контролировать обсуждаемые результаты, отсылая интересующихся этими вопросами более подробно к специальной литературе. [c.45] Метод Франка и Герца заключается в возбуждении и ионизации атомов в газообразном состоянии (вакуум) путем электронного удара и одновременной регистрации тех напряжений, при которых электрон получает необходимую для этого энергию. [c.45] Энергию электрона, приобретенную таким образом, принято в атомной физике измерять в электронвольтах (эв) и кратных этой величине единицах (Мэе). [c.45] Так как величина заряда электрона постоянна, то вместо работы ионизации применяют часто название потенциал ионизации, что численно совпадает с работой, измеренной в электронвольтах на атом. [c.45] При столкновении электрона с атомом данного элемента могут происходить следующие процессы в зависимости от энергии, накопленной электроном (е у. [c.45] Энергия электрона недостаточна для возбуждения атома. [c.45] Энергия электрона достаточна для возбуждения атома электрон замедляется, атом излучает квант энергии. [c.45] Энергия электрона достаточна для ионизации атома и атом превра щается в положительный ион, а электрон теряет энергию, обращаясь в медленный электрон, так же как и электрон, выбитый из атома и еще не успевший набрать энергию в электрическом поле. [c.46] На рис. 16 дана схема установки для определения потенциалов ионизации. В вакуумной трубке имеется катод — источник электронов, вырывающихся из раскаленной вольфрамовой проволоки, сетка с небольшим положительным потенциалом, способная захватывать медленные электроны, и анод с регулируемым напряжением, которое и ускоряет электроны, выходящие из катода. [c.46] Напряжение, при котором это происходит, является потенциалом ионизации. [c.46] Каждый атом может иметь столько потенциалов ионизации, сколько электронов входит в его состав (заряд ядра или порядковый номер). [c.46] В табл. 13 приведены значения потенциалов ионизации ряда элементов. Наблюдается резкое различие потенциалов ионизации у электронов различных энергетических уровней элементов. Различные энергетические уровни в таблице отделены жирной чертой. Различие между потенциалами ионизации электронов, входящих в одну и. ту же энергетическую группу, объясняется тем, что каждый последующий. [c.46] Точное распределение электронов по уровням и подуровням должно учитывать, что поведение электрона в атоме определяется сочетанием квантовых чисел. [c.47] Квантовые условия уже были разобраны для атома водорода и определены формы орбиталей н электронная плотность для различных случаев возбуждения водородного атома или главного квантового числа п (табл. 12). [c.47] Таким образом, мы получаем все формы орбиталей, на которых должны располагаться электроны внешнего энергетического уровня атома, так как все предыдущие орбитали должны быть закончены и располагаются внутри внешних орбиталей, в устойчивом состоянии соответствующих орбиталям атомов инертных газов, размещающихся в предыдущих периодах (л — I, — 2 и т. д.). [c.48] Однако при решении задачи размещения электронов по орбиталям возникает неопределенность, так как сочетания квантовых чисел могут совпадать. [c.48] В другой формулировке принцип Паули может быть выражен так в одном и том же квантовом состоянии, характеризуемом определенными значениями четырех квантовых чисел, не может находиться более одного электрона или просто в атоме не может быть двух электронов в одинаковых квантовых состояниях. Могут быть и другие формулировки, но все они говорят о том, что полностью совпадающих сочетаний квантовых чисел у электронов в одном и том же атоме быть не может (стабильное состояние). [c.49] Первая формулировка позволяет определить максимальное число электронов, которые могут находиться на том или ином энергетическом уровне. В табл. 14 показан подсчет максимальных чисел электронов на соответствующих уровнях (см. табл. 12 и 10). [c.49] Вернуться к основной статье