Ядра атома энергия образования

Простейший атом — атом водорода — образован из двух частиц электрона и ядра, содержащего один протон. Оператор потенциальной энергии такой системы имеет вид, совпадающий с выражением энергии для электростатического притяжения между двумя элементарными зарядами противоположного знака [c.29]

Простейший атом — атом водорода — образован из двух частиц электрона и ядра, содержащего один протон. Оператор потенциальной энергии такой системы имеет вид, совпадающий с вы- [c.34]

Атомом называют мельчайшую частицу элемента, сохраняющую все его свойства, С точки зрения теории строения атомом является устойчивая динамическая система из положительно заряженного ядра и определенного числа электронов. Если число электронов равно числу единиц заряда ядра, атом яв.тяется электронейтральной системой, к которой и относится химическое определение атома, в противном же случае мы имеем дело с положительным или отрицательным ионом. В теории строения такие системы описывают теми же методами, что и электронейтральные атомы, поэтому второе определение обобщает понятие атома и на ионы. Говоря об устойчивости атома, понимают, что энергия атома ниже, чем энергия невзаимодействующих ядра и электронов, т. е. при образовании атома из ядра и электронов энергия выделяется. Обычно за начало отсчета энергии, т, е. за нуль, принимается энергия невзаимодействующих ядра и электронов. Тогда энергия устойчивой системы — атоМа — оказывается отрицательной. [c.16]

Сближающиеся ядра ато.мов должны, в принципе, отталкиваться друг от друга, в результате чего энергия системы будет повышаться. Значит, понижения энергии системы можно достигнуть двумя путями либо за счет более сильного притяжения электронов к ядрам (как к своему , так и к чужому ), нежели в свободных атомах, либо за счет их перераспределения между взаимодействующими атомами таким образом, что атомы приобретут заряд и станут притягиваться оди к другому. В любом случае понижение энергии системы связано с изменением состояния электронов при образовании связи между атомами. Следовательно, для выяснения причин образования химической связи надо посмотреть, как изменяется со- [c.121]

Образование пары. Образование электрон-позитронных пар в поле ядра происходит при энергии у-квантов выше 2т ,с = 1,02 МэВ, а в кулоновском поле электрона начинается при Еу>Ат . Вероятность образования пар в поле электрона примерно в 10 раз больше, чем в поле ядра. [c.66]

Сопоставление полных энергий свободных атомов с энергиями связей указывает на малость энергетических изменений, которые наступают в атомах при их взаимодействиях. Подавляющая часть энергии атома зависит от состояния ближайших к ядру электронов, не принимающих заметного участия в образовании связей. Энергия образования связи составляет уже не столь малую долю от энергии внешних, так 1 азываемых валентных электронов. Из общего баланса энергии грамм-атома Ве, равной 14,67 ат. ед., большая часть, именно 13,66 ат. ед., приходится на энергию 15 -электронов,. а на внешние 28 -электрона остается всего лишь 1,01 ат. ед. Из 75,07 ат. ед. полной энергии грамм-атома О на Ь -электроны приходится 59,16 ат. ед., т. е. на внешние 25 -электроны остается 15,91 ат. ед. Если учесть одновременно 1з - и 25 -электроны, то им отвечает 68,41 ат. ед. и тогда на валентные 2р -электроны придется 6,66 ат. ед. [c.82]

Чтобы получить выражение для энергии образования молекулы з свободных атомов, необходимо вычесть из Ее сумму энергий бразования свободных атомов из ядер и электронов. Обозначим нергию образования атома С ядром из свободного ядра Za и лектронов через Е . Поскольку атом является частным случаем, юлекулы — одноядерной молекулой, выражение для можно [c.123]

Во-первых, теория Резерфорда не могла объяснить устойчивости атома. Электрон, вращаюш,ийся вокруг положительно заряженного ядра, должен, подобно колеблющемуся электрическому заряду, испускать электромагнитную энергию в виде световых волн. Но, излучая свет, электрон теряет часть своей энергии, что приводит к нарушению равновесия между центробежной силой, связанной с вращением электрона, и силой электростатического притяжения электрона к ядру. Для восстановления равновесия электрон должен переместиться ближе к ядру. Таким образом, электрон, непрерывно излучая электромагнитную энергию и двигаясь по спирали, будет приближаться к ядру. Исчерпав всю свою энергию, он должен упасть на ядро, и атом прекратит свое существование. Этот вывод противоречит реальным свойствам атомов, которые представляют собой устойчивые образования, и могут существовать, не разрушаясь, чрезвычайно долго. [c.40]

Водородная связь —особый тип взаимодействия между молекулами — проявляется, когда полярная молекула, содержащая атом водорода, взаимодействует с атомами кислорода, азота или фтора. Энергия водородной связи 4— 40 кДж/моль. Причина образования водородной связи состоит в том, что единственный электрон атома водорода участвует в связи с другим атомом и тем самым экранирование ядра атома водорода ослабляется, что дает возможность к взаимодействию протона с другими атомами. На основании сказанного выделите существенные признаки водородной связи и дайте определение понятия водородной связи. [c.50]

Метод МО представляет собой естественное распространение теории атомных орбиталей (АО) на поведение электронов в молекуле. Предполагается, что электроны в молекуле находятся на молекулярных орбиталях, охватывающих все ядра атомов в молекуле, и МО занимает весь объем молекулы. Таким образом, метод МО рассматривает молекулу и другие устойчивые многоатомные системы как многоатомный атом , в котором электроны располагаются на орбиталях, называемых молекулярными. Так как на электрон молекулярной орбитали воздействует поле многих ядер, то образование МО из АО приводит к уменьшению энергии системы. Представим, что атом А, имеющий свободный или спаренный электрон, приближается к атому В. Из двух изолированных атомов образуется система, состоящая из двух ядер а и й, в поле которых находятся электроны этих атомов. Если молекула состоит из п атомов с суммарным числом электронов М, то состояние молекулы можно представить системой из п силовых центров, в поле которых находится N электронов. Такое представление о молекуле как о взаимодействующем коллективе всех ядер и электронов лежит в основе теории метода МО. Основные положения [c.48]

На рис. 5.3 схематически изображено образование молекул Оа, Н2О и N3. Видно, что в молекуле Оа облака одной пары валентных 2/7-электронов перекрываются в направлении, соединяющем ядра атомов, образуя а-связь. Облака другой пары 2/7-электронов ориентированы параллельно и перекрываются в стороне от оси, соединяющей атомные ядра, образуя я-связь. Эти связи неравноценны. л-Связь слабее, чем (Т-связь. Общая энергия связи в молекуле О составляет 494 кДж/моль. Соединяя атом кислорода с двумя атомами водорода, получаем молекулу воды. Присоединение атомов Н к атомам О произойдет вдоль направления восьмерок, в результате чего возникает треугольная форма молекулы НаО. Действие сил отталкивания между атомами водорода [c.121]

Итак, атомы подгруппы кислорода способны к образованию цепочечных ассоциатов. Если каждый последующий атом занимает цис-положение, то цепочки образуют кольца. Если же атомы занимают транс-положения, то колец не возникает. Число ковалентных связей в кольце на единицу больше, чем в разомкнутой цепочке, имеющей такое же число атомов, как и в кольце, поэтому потенциальная энергия колец ниже потенциальной энергии разомкнутых цепочек. Гексагональная упаковка цепочек плотнее, чем ромбоэдрическая или моноклинная упаковка колец. С повышением молярной массы, усложнением электронной структуры и удалением внешних электронов от атомного ядра способность атомов элементов подгруппы кислорода к образованию дополнительных химических связей увеличивается и такие связи становятся прочнее. [c.216]

Для фотонного И.И. имеют место упругое рассеяние (классич. рассеяЕше) и неупругие процессы, основные из к-рых - фотоэффект, эффект Комптона и образование пар электрон-позитрон. При фотоэффекте фотон поглощается атомом среды с испусканием электрона, причем энергия фотона за вычетом энергии связи электрона в атоме передается освобожденному электрону. Вероятность фотоэффекта с /С-оболочки атома пропорциональна 2 (2-ат, номер элемента) и быстро убывает с ростом энергии фотона (кривая 1 на рис. 1). В случае эффекта Комптона происходит рассеяние фотона на одном из атомных электронов при этом уменьшается энергия фотона, изменяется направление его движения и происходит ионизация атомов среды. Вероятность комптоиовского рассеяния пропорциональна г и зависит от энергии фотонов (кривые 2 и 3 на рис. 1). При энергии фотона выше 1,022 МэВ вблизи ядра становится возможным образование пар электрон-позитрон. Вероятность этого процесса пропорциональна 2 и увеличивается с ростом энергии фотона (кривая 4 иа рис. 1). При энергии фотона до 0,1 МэВ преобладает классич. рассеяние и фотоэффект, при энергии от 0,1 до 10 МэВ-эффект Комптона, при энергии выше 20 МэВ-образование пар. [c.254]

На схеме пунктиры со стрелками соединяют вакантные 3d-op-битали с парами Зр-электронов. Пара р-электронов одного атома хлора образует связь с другим атомом хлора, располагаясь на его свободной -орбитали в свою очередь, этот атом соединяется с первым за счет своей пары р-электронов и чужой свободной ii-орбита-ли. Таким образом, каждый атом хлора молекулы СЬ является и донором и акцептором электронов одновременно. Атом хлора имеет большее число электронов, чем фтор, и больше по размеру. Его ковалентный радиус 0,99 А, т. е. в полтора раза больше, чем у фтора, а электроотрицательность 2,83, почти на полторы единицы меньше. У атома хлора имеется такая особенность. Его потенциал ионизации меньше, чем у фтора (это естественное следствие большего размера атОхМа), но сродство к электрону (370 кДж/г-атом) выше, чем у того же фтора (350,7 кДж/г-атом). Энергия диссоциации молекулы хлора примерно в полтора раза больше, чем у фтора. Существует на этот счет два мнения. Согласно первому из них в молекуле фтора ядра расположены ближе и сильнее их взаимное отталкивание, приводящее к более легко.му разрыву. В соответствии с другим повышение энергии диссоциации — следствие наличия дополнительного я-связывания по донорно-акцептормому хмеханизму. Такая особенность объясняет необ-ходимость затраты энергии на разрыв дативных связей в молекуле хлора. Свободная З -орбиталь и относительно небольшая энергия возбуждения (861 кДж/моль), требующая для перевода одного из р-электронов на -подуровень, позволяет одному атому хлора образовывать три связи. Он действует в таком случае как атОхМ с тре.мя неспаренными электронами, образуя ковалентные соединения типа IF3 (жидкость с /к1ш=12°С) и дал е с пятью неспаренными электронами ( 1F ). Образование положительных ионов хлора требует довольно больших затрат энергии. Так, для получения иона С + в газовой фазе требуется 1370 кДж/моль атомов. Поэтому в тех соединениях, где [c.271]

Водородная связь возникает в результате взаимодействия квух сильно полярных связей, принадлежащих различным молекулам (или одной и той же молекуле). Водородная связь называется межмолекулярной водородной связью, когда водород связывает соседние молекулы и, соответственно, внутримолекулярной водородной связью, если водород связывает атомы в пределах одной молекулы. Водородная связь образуется водородом только между электроотрицательными атомами, в первую очередь с атомами Р, N и О и отчасти с атомами С1 и 5. Это объясняется тем, что водородный атом, вступающий в химическую связь за счет своего электрона, остается в виде ядра без электронов и вследствие этого не только не отталкивается от электронной оболочки другого атома, а, наоборот, притягивает его. Это позволяет протону ближе подходить к другим атомам и вступать во взаимодействие с их электроном. Энергия образования такой связи колеблется в пределах от 14,7 до 42 кдж1моль. [c.28]

Механизм образования химической связи удобнее всего рассмотреть на примере образования молекулы водорода из атомов. Формула электронной конфигурации ато1 водорода — 15, т. е. у него имеется только один неспарен ный электрон. В соответствии с законами квантовой механики атом водорода, содержащий неспаренный электрон, находится в неустойчивом состоянии, поскольку обладает избытком потенциальной энергии. Такой атом будет притягивать к себе другой атом водорода при условии, если спин его электрона имеет противоположное направление. Взаимное притяжение атомов приводит к тому, что их атомные орбитали перекроются, при этом оба электрона станут в равной мере принадлежать обоим атомам, т. е. образуется пара электронов с противоположно направленными спинами, которая осуществляет химическую связь. Электронное облако, образуемое этой парой электронов, охватывает, связывает воедино ядра обоих взаимодействующих атомов. Такая связывающая два одинаковых атома двухэлектронная связь называется ковалентной. [c.69]

Гибридизация одной s- и трех р-орбиталей (sp -гибридизация), как уже указывалось, объясняет валентности углеродного атома. Образование sp -гибридных связей характерно также и для аналогов углерода — кремния и германия валентности этих элементов также имеют тетраэдрическую направленность. Может возникнуть вопрос — если гибридные орбитали обеспечивают большую концентрацию электронного облака между ядрами и, следовательно, более прочную связь, то почему они не возникают в НаО л NH3 На да шый вопрос следует ответить, что направленность связей в этих соединениях также можно объяснить sp -гибридизацией. Такой подход является даже более точным, чем изложенный на стр. 161 и 162. Не следует, однако, забывать, что оба подхода являются приближенными. При образовании молекулы HjO атом кислорода люжет приобретать конфигурацию наружного слоя где Ф2, Фз и — sp -гибридные волновые функции верхние индексы указывают количество электронов, занимающих данную орбиталь. Таким образом, две из четырех гибридных орбиталей атома кислорода заняты неспаренньши электронами и могут образовать химические связи угол между этими связями должен составлять 109,5°. Это значение ближе к экспериментальному (104,5°), чем величина 90°, даваемая схемой, рассмотренной на стр. 161. Однако если на стр. 161—162 пришлось объяснять отклонение теоретической величины от экспериментальной для молекулы HjO, то здесь нужно объяснить, почему углы между связями у аналогов воды HjS, HaSe и НаТе заметно отличаются от 109,5°. Это объясняется действием ряда факторов. В частности, в соединениях, содержащих большие атомы, связь слабая и выигрыш энергии в результате образования связи гибридными орбиталями не компенсирует некоторое возрастание энергии s-электронов, обусловленное их переходом на sp -гнбридные орбитали. Это препятствует гибридизации. Кроме того, как показали точные расчеты, при образовании связи Э—Н 25-орбитали кислорода (и азота) сильнее перекрываются с ls-орбиталями водорода, чем 2р-орбита-ли. Для аналогов кислорода, наоборот, сильнее перекрываются р-орбитали. Это обусловливает больший вклад s-состояний (гибридизацию) в образование химической связи в молекуле Н О, чем в ее аналогах. Поэтому валентные углы в H2S, HjSe и НаТе близки к 90°. [c.168]

Электроны Не переходят на эту орбиталь, более близкую по энергии к АО (Не), чем к АО (Н ). Атом Не —донор, ион Н — акцептор. По своей природе связь здесь ничем не отличается от ковалентной связи молекулярная орбиталь охватывает ядра Не и Н. Но в отличие от молекулы 2, где ковалентную связь осуществляют два электрона, но одному от каждого атома, в ионе НеН два электрона связи предоставлены одним атомом. Таким образом, правильнее говорить о донорно-акцепторном механизме образования ковалентной связи, а не о донорно-акцеп-торной связи, как принято обычно. Связь эта всегда имеет известную полярность, так как на доноре возникает положительный, а на акцепторе — отрицательный заряд из-за сдвига электронов от донора к акцептору. Донорно-акцепторный механизм широко распространен в реакциях комплексообразования с участием двухатомных и многоатомных молекул. Из рассмотренных молекул донором может быть, например, молекула СО. У многоатомных молекул донорами могут быть молекулы ННз,Н20 и др., у которых имеются несвязывающие МО, заполненные парой электронов. [c.140]

Такое уточнение впервые предложил С. Уанг (1928). Он выполнил свои расчеты лишь для положения равновесия. Н. Розен (1931) обобщил э ги расчеты для произвольного межъядерного расстояния. На рис. 4.3 изображена кривая, найденная Розеном для а как функции от Rabila. малых расстояниях, когда два ядра И сливаются с образованием атома Не, экспонента а должна приближаться к слэтеровской экспоненте атома Не. При Rat- 00 экспонента стремится к экспоненте изолированного атома водорода а->1. При равновесном межъя-дерном расстоянии (Rab = 0,0143 нм а= 1,166, а энергия связи равна 3,76 эВ, что значительно точнее прежнего значения 3,14 эВ. Атом, находясь близко от другого атома, будет поляризовать его, вследсг-вие чего атомная орбиталь не будет симметричной относительно ядра. Этот эффект можно включить в АО, заменив сферически-симметричную АО поляризованной орбиталью вида [c.106]

На малых расстояниях, когда два ядра Н сливаются с образованием атома Не, экспонента а должна приближаться к слэтеровской экспоненте атома Не. При Яаъ- °° экспонента стремится к экспоненте изолированного атома водорода а- 1. При равновесном межъядерном расстоянии (7 аь = 0,743 А) а= 1,166, а энергия связи равна 3,76 эВ, что значительно точнее прежнего значения 3,14 эВ. Атом, находясь вблизко от другого атома, будет поляризовать его, вследствие чего атомная орбиталь не будет симметричной относительно ядра. Этот эффект можно включить в АО, заменив сферически симметричную АО поляризованной орбиталью вида [c.95]

Дефектом массы (Ат) называют разность между массой ядра и арифметической суммой масс протонов и нейтронов, входящих в его состав. Дефект массы связан с энергией, выделяющейся при образовании ядра, соотношением Эйнштейна Е=Атс . Чем больше Ат, тем больше энергия связи между частицами в ядре и тем выше его устойчивость. Благодаря большим значениям Ат для ядерных реакций применим не закон сохранения массы, а общий закон сохранения материи Sm+S = onst. [c.102]

Решение. Массы протона и нейтрона соответственно равны 1,0073 и 1,0087 а. е. м. Лг (Не) = 4,0026. При образовании одного ядра атома гелия Ат= (2 10073+2 1,0087)—4,0026=0,03 а. е. м. Так как I а. е. м.= 1,66 10 " г, то Ат=0,03 1,66 =4,98 X ХЮ г.ав расчете на один моль Дт=4,98-10 -6,02-10 =0,03 г или 3 -10 кг. Этой массе соответствует энергия Е= ктс =3-10 (Зх X 10 )2= 2,7-1012 Дж= 2,7-10 2.0 62-iOie эВ=1,6-1025 МэВ. Такую энергию дает Днепрогэс примерно за 1 ч. [c.102]

Самопроизвольная передача электрона от металлического атома к атому неметалла в действительности вряд ли осуществляется. Дело в том, что потенциал ионизации первого порядка даже для наиболее активных щелочных металлов больше, чем сродство к электрону типичных электроотрицательных элементов. С этой точки зрения оказывается энергетически невыгодным образование ионной молекулы Na l из элементов, так как первый ионизационный потенциал натрия равен 5,14 В, а сродство к электрону атома хлора — 3,7 эВ (ионизационный потенциал, выраженный в вольтах, численно равен энергии ионизации в электрон-вольтах). Из квантовой механики также следусзт, что полное разделение зарядов с возникновением идеальной ионной связи Ai B никогда не может осуществиться, так как из-за волновых свойств электрона вероятность его нахождения вблизи ядра атома А может быть мала, но отлична от нуля. [c.64]

ИОННАЯ СВЯЗЬ, тип химической связи, для к-рой характерно существ, перераспределение электронной плотности атомов в молекуле по сравнению со своб. атомами. Идеальная И.с. отвечает образованию ионов в молекуле, т.е. такому электронному распределению, когда вблизи к.-л. ядра или группы ядер электронная плотность оказывается близкой к электронной плотности своб. иона. При этом электронная плотность смещается от одного из атомов (с низким потенциалом ионизации) к другому атому (с высоким сродством к электрону), как если бы произошел перенос электрона от одного атома к другому. Хим. соединения с И. с. можно качественно описывать как образованные не атомами, а ионами, напр. Na" СГ, s , Li (AIFJ . Энергия И. с. в существ, степени определяется электростатич. (кулоновским) взаимод. ионов, в к-рых распределение заряда перестает быть сферически симметричным (т.е. ионы поляризуют друг друга). Взаимное расположение ионов в молекуле (ее геом. конфигурация) также определяется прежде всего кулоновским взаимод. ионов. [c.257]

Был рассмотрен атом водорода Переход к более сложным атомам необходимо совершить поэташю На первом этапе не принимаются во внимание взаимодействия электронов между собой Каждый электрон движется только в поле ядра, а все изменения в уровнях энергии связаны лишь с изменением заряда ядра Тогда говорят о водородоподобном атоме В более сложной теории необходимо учесть взаимное отталкивание электронов Это приведет к снятию вырождений и образованию более сложной картины уровней и спектральных линий [c.32]

Связь между двумя атомами водорода представляет собой исключение в том смысле, что основным источником энергии отталкивания служат силы электростатического отталкивания протонов. В случае ковалентной связи, не включающей атом водорода, каждое ядро экранировано внутренними электронами. Отталкивание возникает, когда это экранирование становится взаимопроницаемым. Если в образовании связи участвует третий электрон, т. е. образовался ион Н , то он должен быть добавлен к разрыхляющей орбитали, как этого требует принцип исключения Паули. Разрыхляющая орбиталь имеет гораздо большую энергию, что увеличивает энергию иона и приводит к нестабильности процесса Щ+е. [c.434]

В соответствии с современными представлениями, атом железа состоит из ядра, вокруг которого расположены четыре слоя электронов — /С, L, М, N. Каждый слой в СБОЮ очередь подразделяется на подгруппы 5, р и ( , как это показано на рис. 2, а. Как известно, при реакциях металлов переходных групп, к которым относится железо, в их атомах происходит заполнение недостроенных электронных слоев. При образовании Ре(С0)5 под воздействием окиси углерода недостроенная Зс -подгруп-па Л1-СЛ0Я пополняется двумя 5-электронами Л -слоя (рис. 2, б). Такой переход электронов в З -подгруппу сопряжен с меньшей затратой энергии по сравнению с обратным переходом электронов из 7И-слоя в Л -слой. Точно так же энергетически менее выгоден переход электронных пар от окиси углерода Зй- и 45-подгруппы без предварительного перескока двух электронов Л -слоя в З -под-группу УИ-слоя. Поэтому образование Ре(С0)5 происходит путем присоединения одной пары электронов к -подгруппе УИ-слоя и четырех пар электронов к 5- и р-под-группам ТИ-слоя, причем электронная конфигурация приобретает структуру инертного газа криптона (рис. 2, в). [c.22]

Дальнейшие рассуждения будут касаться только молекул, поскольку именно из иих состоит подавляюш ее число органических соединений. Образование двухатомной молекулы представляют таким образом, как будто к одному, покоящемуся в какой-либо точке пространства атому из бесконечности приближается второй атом (рис. 1.2.1). При этом на определенно расстоянии в результате взаимодействия валентных электронов высвобождается энерг[1я. Это взаимодействие можно представить таким образом, что между обоими атомами возникают силы притяжения. Однако, начиная с некоторого определенного расстояния, между положительно заряженными ядрами начинают проявлять себя и силы отталкивания. Поэтому потенциальная энергия пот, являюн1,аяся векторной суммой сил притяжения и отталкивания, вна- [c.51]

Смотреть страницы где упоминается термин Ядра атома энергия образования: [c.29] [c.65] [c.66] [c.64] [c.253] [c.134] [c.325] [c.61] [c.42] [c.326] [c.82] [c.157] [c.62] [c.43] [c.273] [c.8] [c.99] [c.314] [c.486] [c.526] [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология