ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Квантово-механическая модель атома водорода из "Общая химия Изд2" Двойственная природа электрона. В 1905 г. А. Эйнштейн предсказал, что любое излучение представляет собой поток квантов Э1 ер-гии, называемых фотонами. Из теории Эйнштейна следует, что свет имеет двойственную (корпускулярно-волновую) природу. [c.20] В 1927 г. В. Гейзенберг (Германия) постулировал принцип неопределенности, согласно которому положение и импульс движения субатомной частицы (микрочастицы) принципиально невозможно определить в любой момент времени с абсолютной точностью. В каждый момент времени можно определить только лишь одно из этих свойств. Э. Шредингер (Австрия) в 1926 г. вывел математическое описание поведения электрона в атоме. [c.21] Работы Планка, Эйнштейна, Бора, де Бройля, Гейзенберга, а также Шредингера, предложившего волновое уравнение, заложили основу квантовой механики, изучающей движение и взаимодействие микрочастиц. [c.21] Орбиталь. В соответствие с квантово-механическими представлениями невозможно точно определить энергию и положение электрона, поэтому в квантово-механической модели атома используют вероятностный подход для характеристики положения электрона. Вероятность нахождения электрона в определенной области пространства описывается волновой функцией Г, которая характеризует амплитуду волны, как функцию координат электрона. В наиболее простом случае эта функция зависит от трех пространственных координат и называется орбиталью. В соответствие с определением /, орбиталью называется область пространства, в котором наиболее вероятно нахождение элекот/ она. Необходимо заметить, что понятие орбиталь существенно отличается от понятия орбита, которая в теории Бора означала путь электрона вокруг ядра. Орбиталь характеризует вероятность нахождения электрона в определенном пространстве вокруг ядра атома. Орбиталь ограничена в трехмерном пространстве поверхностями той или иной формы. Величина области пространства, которую занимает орбиталь, обычно такова, чтобы вероятность нахождения электрона внутри ее составляла не менее 95%. [c.21] Так как электрон несет отрицательный заряд, то его орбиталь представляет собой определенное распределение заряда, которое получило название электронного облака. [c.21] Квантовые числа. Для характеристики поведения электрона в атоме введены квантовые числа главное, орбитальное, магнитное и спиновое. [c.21] Орбитальное квантовое число I определяет форму атомной орбитали. Электронные оболочки расщеплены на подобо-лочки, поэтому орбитальное квантовое число также характеризует энергетические подуровни в электронной оболочке атома. [c.22] Электроны с орбитальным квантовым числом О, называются 5-электронами. Орбитали и соответственно электронные облака имеют сферическую форму (рис. 1.4, а). [c.22] Электроны с орбитальным квантовым числом 1 называются р-электронами. Орбитали и соответственно электронные облака имеют форму, напоминающую гантель (рис. 1.4, б). [c.22] Электроны с орбитальным квантовым числом 2 называют d-электронами. Орбитали имеют более сложную форму, чем р-орбитали (рис. 1.4, в). [c.22] Наконец, электроны с орбитальным квантовым числом 3 получили название /-э л ектронов. Форма их орбиталей еще сложнее, чем форма /-орбиталей. [c.22] В перврй оболочке (и = 1) может быть одна (s-), во второй (п = 2) — две (i-, р-), в третьей (л = 3) — три (i-, p-, d-), в четвертой (и = 4) — четыре (j-,/7-, /-,/-)-подоболочки. [c.22] Магнитное квантовое число mi характеризует ориентацию орбитали в пространстве (см. рис. 1.4). В отсутствие внешнего магнитного поля все орбитали одного подуровня (подоболочки) имеют одинаковое значение энергии. Под воздействием внешнего магнитного поля происходит расщепление энергии подоболочек. [c.22] Магнитное квантовое число принимает целочисленные значения от -I до +/, включая ноль. Например, для / = 3, магнитные квантовые числа имеют значения -3, -2, -1, О, +1, +2, +3. Таким образом, в дан-1 0Й подоболочке (/-подоболочке) существует семь орбиталей. [c.23] Соответственно в подоболочке 5 (/ = 0) имеется одна орбиталь (/и/ = =,Р), в подоболочке/ (/= ) — три орбитали (/и/ = -1, 0, +1), в подоболочке (Л 1 = 2) пять орбиталей (/и = -2, -1, О, +1, +2) (см. рис. 1.4). [c.23] Атомная орбиталь. Каждая электронная орбиталь в атоме (атомная орбиталь, АО) может характеризоваться тремя квантовыми числами п, I VI nil Как следует из табл. 1.1, общее число АО в оболочках равно и. [c.24] Условно атомную орбиталь обозначим в виде клеточки [ . [c.24] Спиновое квантовое число от., имеет только два значения + /2 и - /2. Положительные и отрицательные значения спина связаны с его направлением. Электроны с разными спинами обычно обозначаются противоположно направленными стрелками Т4. [c.25] Таким образом, состояние электрона в атоме полностью характеризуется четырьмя квантовыми числами п, I, Ш1 и т,,. [c.25] Вернуться к основной статье