Орбиты электронов эллиптические

Рис. 8. Вращение перигелия эллипса, по которому движется электрон (прецессия эллиптической орбиты)

Во многих учебниках химии понятия и термины вводятся на основе представлений теории строения атома Бора такое положение затрудняет изучение основ квантовой химии. Поэтому в дальнейшем не применяются такие, например, термины, как круговые (эллиптические) орбиты электронов. В то же время представления об электронном облаке и электронных оболочках находят применение при квантовомеханическом описании строения атомов. [c.39]

Успех теории Бора ограничился возможностью ее применения только к атому водорода. При попытках применения теории Бора к атому гелия она уже оказалась малоэффективной. Расчеты более сложных атомов на основе применения упрощенных представлений Бора выполнить оказалось вообще невозможно. Несмотря на внесенные Арнольдом Зоммерфельдом (1863— 1951) в теорию Бора усовершенствования, в связи с которыми была учтена возможность движения электронов в атоме не только по круговым, но и по эллиптическим орбитам, эта теория должна была уступить место новым воззрениям. [c.26]

В 1915 г. немецкий физик Арнольд Зоммерфельд расширил метод Бора, в ключив в рассмотрение некоторые эллиптические орбиты. Для описания орбиты электрона он ввел в свои расчеты три квантовых числа. Внутреннее (полное) квантовое число п, выражающее энергию атома [уравнение (5.4)], определяет также большую полуось эллипса как п ао. Орбитальное квантовое число к, равное или меньше п, определяет малую полуось как пкад. Третье квантовое число пг описывает составляющую момента количества движения вдоль направления приложенного магнитного поля (см. разд. 3.8). Некоторые эллиптические орбиты Зоммерфельда приведены на рис. 5.2. [c.108]

Таким образом, в модели Зоммерфельда большая полуось эллиптической орбиты электрона определяется только главным квантовым числом п, точно так же, как радиус орбиты в теории Бора. Из уравнения (93) следует, что [c.119]

Переход от представлений о круговых и эллиптических орбитах электронов к плотностям вероятности оказывается очень трудным для большинства студентов, но им удается по крайней мере объяснить, о чем говорит принцип неопределенности и почему вообще приходится говорить [c.573]

Безусловно, что теория Бора обладала большими достоинствами, например таким, как количественное предсказание линейчатых спектров водородоподобных атомов. Однако были такн е и некоторые трудности. Одним из первых затруднений была проблема тонкой структуры линейчатого спектра водородоподобного атома. Теория Бора объясняла существование различных линий в спектре водорода и предсказывала существование серий только единичных линий. В то время это было как раз тем, что и наблюдалось на опыте. Однако с усовершенствованием приборов и техники эксперимента оказалось, что линии, принимавшиеся раньше за единичные, в действительности состоят из совокупности линий,. расположенных очень близко друг к другу. Следовательно, для каждого квантового числа существует скорее несколько энергетических уровней, близких друг к другу, чем единственный уровень. Потребовалось введение новых квантовых чисел, а получить их непосредственно нз модели Бора было невозможно. Это затруднение было до некоторой степени разрешено Зоммер-фельдом, когда он детально рассмотрел существование для электрона эллиптических орбит. Бор допускал возможность существования эллиптических орбит в своей первоначальной работе, но дальше не развил эту идею. Для круговых электронных орбит единственной изменяющейся координатой является угол вращения ф. Однако для эллиптической орбиты (рис. 1-11) изменяться могут как угол ф, так и радиус-вектор г. Две степени свободы обусловливают возможность существования двух квантовых состояний. Для того чтобы обе степени свободы сделать квантованными, [c.34]

Атом водорода состоит из электрона и протона. Взаимодействие их электрических зарядов —е и +е отвечает закономерности, в соответствии с которой притяжение между зарядами обратно пропорционально квадрату расстояния между ними, подобно тому как гравитационное взаимодействие между Землей и Солнцем определяется силой тяготения, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Если бы к атому водорода были приложимы законы движения Ньютона, то можно было бы ожидать, что электрон, масса которого мала по сравнению с массой ядра, будет вращаться вокруг ядра по эллиптической орбите, подобно тому как Земля вращается вокруг Солнца. Простейшей орбитой электрона при его движении вокруг ядра была бы окружность, и законы движения Ньютона допускают, что такая окружность может иметь любые размеры в соответствии с энергией системы. [c.120]

Число /г, определяющее размеры радиусов квантов ванных орбит, скорости движения электронов и их энергию, было названо главным квантовым числом. В дальнейшем Зоммерфельд усовершенствовал теорию Бора. Он предположил, что в атоме могут быть не только круговые, но и эллиптические орбиты электронов, и на основании этого объяснил происхождение тонкой структуры спектра водорода. [c.48]

Важным результатом теории Бора было объяснение спектра водорода. Дальнейшее развитие теории атомных спектров было сделано Зоммерфельдом (1916), который разработал более детально правила квантования. Исходя из более сложной картины движения электронов в атоме по эллиптическим орбитам, а также учитывая зависимость массы от скорости внешнего электрона, он сумел создать теорию тонкой структуры спектров водородоподобных атомов и прежде всего объяснить ряд закономерностей спектров щелочных металлов. [c.46]

Ш и эллиптические орбиты электронов, и на основании этого объяснил происхождение тонкой структуры спектра водорода. [c.51]

Главное квантовое число п характеризует удаленность орбиты электрона от ядра оно может принимать лишь целочисленные значения 1, 2, 3,. ... Допустимы не только круговые, но и эллиптические орбиты, для характеристики последних служит побочное квантовое число I. Это число может принимать целочисленные значения от О до га — 1 оно является мерой малой оси эллипса, в то время как большая ось определяется главным квантовым числом. Эллипсы могут быть по-разному ориентированы в пространстве эта ориентация характеризуется магнитным квантовым числом т, которое может принимать целочисленные значения в интервале +/.. . 0.. . —I. В результате вращения вокруг собственной оси электрон приобретает вращательный импульс, характеризуемый спиновым квантовым числом з со значениями -Ь /г. и — /2 (вращение соответственно вправо или влево). [c.14]

Несмотря на серьезные усовершенствования, внесенные в теорию Зоммерфельдом, который рассматривал орбиты электронов не как круговые, а как эллиптические, теория Бора должна была уступить место воззрениям, учитывающим волновые свойства элементарных частиц. Применение квантовомеханической теории к проблеме строения атома оказалось плодотворным и позволило объяснить ряд опытных данных, которые не удавалось удовлетворительно истолковать на основе теории Бора. [c.78]

Различные эллипсы с одним и тем же главным квантовым числом имеют одинаковую энергию, пока нет никаких возмущающих сил. В случае какой-нибудь внешней возмущающей силы, например внешнего магнитного поля, эллиптические орбиты с одной и той же энергией, но различной геометрической формы будут возмущены различно и это должно определенным образом сказаться на спектре. То же имеет место и в случае возмущающей силы внутриатомного-происхождения. Такая сила существует в атомах, где вокруг ядра движется более одного электрона. Тогда для каждого данного электрона эллиптические орбиты различной геометрической формы различно возмущены остальными электронами. Как мы увидим ниже, эта причина объясняет существование у щелочных металлов различных серий. [c.34]

С точки зрения теории Бора, орбита электрона испытывает под влиянием внешнего поля возмущение. Теория в первую очередь распространяется на водород и водородоподобные ионы. Атом, состоящий из ядра и одного электрона, вращающегося вокруг него по эллиптической орбите, в среднем по времени аналогичен диполю. Если внешнее поле напряженности Е направлено по оси Ог, то потенциальная энергия электрона в этом поле в каждый данный момент равна [c.375]

Различие подуровней электронов данной оболочки рассматривалось в теории Бора как результат того, что электроны могут вращаться не только по круговым орбитам, но и по орбитам эллиптическим с различным эксцентрицитетом. Побочное квантовое число должно характеризовать этот эксцентрицитет. [c.37]

Новое представление об электроне заставило отказаться от принятой ранее модели атома, в которой электрон движется по определенным траекториям, отвечающим плоским (круговым или эллиптически ) орбитам. Электрон может находиться в любой части пространства, окружающего ядро, но вероятность его пребывания в той или иной части неодинакова. Движение электронэ в атоме описывается волновой функцией ф. Эта функция принимает различные значения в разных точках атомного пространства. Как известно, чтобы найти точку в [c.69]

Наконец, несмотря на усовершенствования, внесенные в теорию Вора другими учеными (была принята во внимание возможность движения электрона в атоме не только по круговым, но и по эллиптическим орбитам, по-разному расположенным в пространстве), эта теория не смогла объяснить некоторых важных спектральных характеристик многоэлектронных атомов и даже атома водорода. Например, оставалась неясной причина различной интенсивности линий в атомном спектре водорода не объяснялась тонкая структура спектров атомов, заключающаяся в том, что их отдельные линии расщепляются на несколько других. Сами количественные расчеты многоэлектронных атомов оказались чрезвычайно сложными и практически неосуществимыми. Теория ошибочно описывала магнитные свойства атома водорода, принципиально не могла объяснить образование химической связи в молекулах. [c.45]

Немецкий физик А. Зоммерфельд ввел существенное дополнение в представления о форме орбит движения электронов круговые орбиты Бора были заменены более общим случаем эллиптических орбит. Это потребовало введения второго квантового числа, связанного с вытянутостью эллипса. В современной теории это квантовое число I называют орбитальным, азимутальным или побочным в отличие от главного квантового числа. [c.161]

После Бора многие ученые пытались усовершенствовать его теорию. Но все эти усовершенствования предлагались исходя из законов классической физики. Так, в 1916 г. немецкий физик А. Зоммерфельд предположил, что электрон может двигаться не только по круговым, но и по эллиптическим орбитам. Объединенная теория Бора-Зоммерфельда объясняла эффект Зеемана, но и эта теория тоже оказалась бессильной в объяснении некоторых вопросов строения атома. [c.40]

Если электрон атома возбужден, например, вращается по 4-й квантовой орбите, то он может вращаться по эллиптическим орбитам, длинная полуось которых равна радиусу 4-го квантового круга, т. е. 0,529- 4 А, а короткие полуоси равны [c.20]

Следовательно, планетарная теория атома с круговыми или эллиптическими орбитами электронов не может избежать проблемы электродинамической неустойчивости. Возникла настоятельная необходимость решения фундаментального вопроса о том, как сочетать предположение о движеиии зарядов и теорию Максвелла с очевидной прочностью атомов. [c.18]

Первым основополагающим достижением в области изучения внутреннего строения вещества было создание модели атома английским физиком Резерфордом (1911 г.). По Резерфорду атом состоит из ядра, окруженного электронной оболочкой. Выдающийся датский физик теоретик Вор использовал представления Резерфорда и созданную немецким физиком Плаиком (1900 г.) квантовую теорию для разработки в 1913 г. теории водородоподобного атома и первой квантовой модели атома модель атома Бора, см. 4.5). Приняв, что электроны — это частицы, он описал атом как ядро, вокруг которого на разных расстояниях движутся по круговым орбитам электроны. Б 1916 г. модель атома Бора была усовершёиствована немецким физиком Зоммерфель-дом, который объединил квантовую теорию Планка и теорию относительности Эйнштейна (1905 г.), создав квантовую теорию атомных орбит, которые по Зоммерфельду, могут быть не только круговыми, но и эллиптическими. [c.77]

Если бы результирующий заряд ядра и электронов на заполненных внутренних орбиталях был сконцентрирован в той точке, где находится ядро, то Зх-, Зр- и З -орбитали в многоэлектронных атомах тоже имели бы одинаковые энергии. Но экранирующие электроны занимают значительный объем пространства. Результирующее притяжение к ядру, испытываемое электроном с главным квантовым числом 3, зависит от того, насколько он приближается к ядру и проникает ли при этом сквозь облака внутренних экранирующих электронов. Согласно зоммерфельдовской модели эллиптических орбиталей, х-орбиталь проходит ближе от.ядра, чем р-орбиталь, и поэтому оказывается более стабильной, а р-орбиталь в свою очередь более стабильна, чем -орбиталь. Именно этим объясняются различия в энергии у подуровней с разными I на энергетической диаграмме атома лития, изображенной на рис. 8-13. [c.389]

В образовании гомеополярной связи важнейшую роль играют электроны, как нам ясно уже из предыдущего текста. Для углубления представлений необходимо познакомиться со строением электронных оболочек. В принципе для этого можно воспользоваться либо корпускулярной, либо волномеханической моделью. Первая из них лежит в основе так называемой старой квантовой теории, в рамках которой Н. Бор (1913 г.) создал очень наглядную модель атома. По Бору, положительно заряженное ядро атома окружено электронами, число которых соответствует заряду ядра. Электроны движутся вокруг ядра по круговым или эллиптическим орбитам. Расстояния между ядром и орбитами электронов [c.13]

Теория строения атома Бора исходит из устойчивости атома и в этом отношении резко отличается от планетарной модели Розерфорда. Атом, по теории Бора, состоит из ядра и вращающихся вокруг него по круговым и эллиптическим орбитам электронов. Взаимодействие положительного ядра и отрицательно заряженных электронов обусловлено силами Кулона, в отличие от сил всемирного тяготения, действующих в планетарной системе. В то время как в последней по закону Ньютона орбита той или иной планеты может иметь любое значение своего радиуса, при движении электрона вокруг ядра возможны не любые, но всегда определенные, дискретные орбиты. Они, так сказать, заранее заданы (см. схематический рис. 9), и если затратить определенную работу для выведения электрона из его орбиты, он перескочит на более удаленную орбиту, имеющуюся в атоме, но никогда не будет вращаться на какой-то промежуточной орбите. [c.45]

На основании классической механики. чюжно показать, что такой закон силы приводит к эллиптическим, параболическим и гиперболическим орбитам электрона вокруг ядра или, точнее, вокруг центра тяжести системы (см., например [9], р. 36 и сл.). Эллиптические орбиты соответствуют связанному состоянию системы, тогда как другие орбиты соответствуют состояниям, в которых электрон не связан. Это совершенно аналогично движениям планет и комет вокруг Со шца в солнечной системе, где закон силы имеет такой же вид. [c.161]

TiiKHM образом создается новое, двойственное корпускулярно-волновое представление об электроне, которое заставило пересмотреть принятую прежде модель атома, согласно которой электрон в атоме движется по определенным круговым или эллиптическим орбитам, располагающимся в определенной плоскости. Согласно новому представлению электрон может находиться в любом месте охватывающего ядро пространства, ио неодинакова вероятность его пребывания в том или ином месте. Таким образом, положение электрона в пространстве, занимаемом атомом, неопределенно, и движение его в атоме может быть описано посредством так называемой волновой функции г)], которая имеет различные значения в разных точках пространства, занимаемого атомом. Нахождение точки в пространсгве определяется тремя ее координатами х, у иг. Волновая функция электрона может быть определена из значения этих координат при условии, что в начале системы координат помещается ядро атома. Задача определения волновой функции электрона, сводящаяся к нахождению амплитуды волны, может быть решена только для простейших атомов или ионов. [c.27]

Рис. 10. Пояс 1епие к строению атома по Бору а — связь главного и азимутального квантовых чисел с полуосями эллиптической орбиты б — возможные орбиты Бора для электронов внешней оболочки атома.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология