ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Строение атома и периодический закон Д. И. Менделеева Строение электронных оболочек атомов из "Вопросы и задачи по общей и неорганической химии" Ядерная модель атома. Постулаты Бора. [c.74] Спектр излучения атомарного водорода состоит из нескольких серий, что определяется значением главного квантового числа для той орбиты, на которую переходит возбужденный электрон. Серия Лаймана ( =1) лежит в ультрафиолетовой (УФ) области спектра (Я=10—400 нм) серия Бальмера П(=2) — в видимой его части (Я=400— —760 нм) серия Пашена П(=2) — в инфракрасной (ИК) области (Х=760—400 ООО нм). Самая коротковолновая линия в спектре (vJ в) появляется за счет перехода электрона из максимально возбужденного состояния п , в основное (Ег). Разность энергий этих двух состояний определяет энергию ионизации =Д = — i=/IVкв=K(l— —0)=1312 кДж/моль (для атома водорода). [c.75] Найденные параметры указыиают на то, что излучение относится к красной области спектра, которая лежит в диапазоне длин волн 760—625 нм и волновых чисел 13 160—16 ООО см 1. [c.76] Найдите, в какой области спектра иона Не+ должна находиться линия, которая соответствует линии Н в спектре атома водорода. Ответ в УФ-части спектра. [c.79] Первым шагом на пути создания квантовой механики явились условия квантования и дискретности энергетических состояний электрона в атоме, введенные Н. Бором. Следующим этапом стали принцип неопределенности В. Гейзенберга (1924) и уравнение Луи де Бройля (1924). [c.79] Принцип неопределенности утверждает принципиальную невозможность одновременного определения с одинаковой степенью точности импульса электрона (р=та) и его положения в пространстве. Математическая запись этого принципа называется соотношением неопределенности Ар Ах /г, где Арх и Ал — соответственно погрешности в определении составляющей импульса частицы и значения ее координаты по оси X. Чем меньше одна из этих величин Арх или Ах, тем, соответственно, больше другая. Таким образом, чем точнее определяется импульс электрона, тем менее точно определяется его положение в пространстве, и наоборот. Это приводит к тому, что траекторию электрона заменяет ТОЛЬКО вероятность нахождения его в данной области пространства. [c.79] Справедливость гипотезы была подтверждена экспериментально К. Дэвиссоном и Л. Джермером (1927), показавшими аналогию дифракционной картины, которую дают пучок электронов и рентгеновское излучение. Для макрочастиц увеличение массы приводит к тому, что волновой процесс ири их движении практически отсутствует. [c.80] С увеличением значений п и I энергия электрона возрастает. Состояния электрона с одинаковым значением энергии, называют вырожденными, а число таких состояний — степенью или кратностью вырождения. [c.83] Понятие электронного облака связано с распределением вероятности нахождения электрона в элементе объема dV около ядра. Эта вероятность, или плотность вероятности, а, следовательно, и плотность электронного облака определяются квадратом волновой функции (точнее квадратом ее модуля dV. Таким образом, в отличие от самой волновой функции ее квадрат имеет физический смысл. [c.84] Вероятность обнаружения электрона даже на больших расстояниях от ядра только приближается к нулевому значению, поэтому электронное облако не имеет четких границ. В связи с этим введено понятие граничная поверхность, т. е. поверхность с равной электронной плотностью, ограничивающая объем, который включает 90% заряда и массы электрона. Форма и размер граничной поверхности считаются формой и раз.мером электронного облака. [c.84] Графики радиального распределения вероятности нахождения электрона в атоме дают возможность определить форму электронных облаков. s-Электронное облако (/=0) обладает сферической симметрией. Вероятность обнаружения электрона в атоме водорода имеет максимальное значение при радиусе сферы, равном 0,053 нм, что соответствует радиусу первой боровской орбиты. уО-Электронное облако (/=1) имеет осевую симметрию и форму, схожую с объемной восьмеркой или гантелью. Относительное пространственное положение электронных облаков р-подуровня определяется осями координат, вдоль которых они вытянуты, поэтому для них приняты обозначения р , р и р . d-Элек-тронные облака (/=2) имеют более сложную форму. [c.84] Так как химическая характеристика элемента определяется прежде всего строением внешнего, а затем предвнеш-него электронного слоя, то часто ограничиваются электронными формулами или конфигурациями только этих электронных слоев. [c.85] Заполненне АО в многоэлектронных атомах основано на принципе наименьшей энергии, т. е. каждый электрон занимает ту из доступных для него орбиталей, на которой его энергия будет наименьшей. [c.85] Принцип Паули определяет емкость (максимальное число электронов) энергетических уровней и подуровней, которая соответственно равна 2п и 2(2/+1), т. е. удвоенному числу АО. [c.85] Порядок заполнения АО по мере увеличения значений п и I (при данном п) идет без нарушения до образования атома аргона, на что затрачивается 18 электронов Аг ls 2s 2p 3s 3p . Однако следующие два электрона (в атомах калия и кальция) занимают не Зс1-, а 45-АО, что указывает на более низкую ее энергию. Таким образом, в этом случае решающую роль в определении энергии играет не главное, а орбитальное квантовое число и повышение энергии за счет увеличения п компенсируется понижением энергии за счет уменьшения I. Это объясняет причину, по которой пз-АО заполняются всегда раньше (п—1)с/-А0. [c.86] Влияние значений I на энергию электрона связано с тем, что оно определяет форму электронного облака, от которой зависит его способность проникать к ядру через слой промежуточных электронов. Чем выше эта проникающая способность, тем чаще электрон бывает вблизи ядра, и тем большим для него будет эффективный, т. е. фактически действующий, заряд ядра 2, а следовательно, тем меньшей будет его энергия. Снижение полного или истинного заряда ядра I учитывается коэффициентом экранирования а 2 =2—сг. Эффект проникновения последовательно уменьшается при переходе от к- к р-, д,- и /-состояниям. Это объясняет, почему электрон из Зй- и 45-АО предпочитает последнюю, несмотря на большее значение главного квантового числа. [c.86] Правило Клечковского позволяет заранее предвидеть появление в периодической системе Д. И. Менделеева рядов из с1-, а затем из /-элементов, которые вклиниваются между 5- и р-элементамн того же большого периода. Правило позволяет также предсказать структуру пока еще не существующих периодов. [c.86] Количественным выражением тенденции атома к изменению конфигурации внешнего электронного слоя за счет отдачи или присоединения электронов являются энергия ионизации ( ) или ионизационный потенциал (/) и сродство к электрону (СЭ). Первая величина оценивает способность свободного атома отдавать свои электроны, а вторая — присоединять электроны. [c.91] Резкое увеличение ионизационного потенциала с уменьшением для электрона главного квантового числа п подтверждает распределение электронов в атоме по энергетическим уровням или электронным слоям. [c.91] Вернуться к основной статье