Электроны в атоме, вероятность нахождения

Начнем с размера атома. Но как его определить Атом измерить принципиально невозможно—у него нет границ. Например, боровский радиус водорода (0,53 А) отнюдь не радиус атома, а лишь расстояние до максимума радиальной плотности вероятности нахождения электрона. Радиус граничной поверхности (1,40 А) определяет 90%-ную вероятность нахождения электрона в данной области пространства около ядра. [c.63]

В действительности квантовая химия начинает с того, что ограничивает возможности суждения о поведении электронов в атомах я молекулах. Атом в своем нормальном (основном) состоянии сохраняется неопределенно долго. Это с точки зрения квантовой механики стационарное состояние. В таких состояниях физические величины не зависят от времени. По этой причине ничего нельзя утверждать относительно движения составных элементов квантовомеханической системы. Так, нет возможности описать перемещение электрона внутри атома или молекулы. Все, что можно сказать относительно электрона, — это указать вероятности нахождения его в заданных малых областях пространства на конечном расстоянии от ядра. Следовательно, квантовая механика способна характеризовать вероятности возникновения определенных конфигураций системы, находяш,ейся в стационарном состоянии, но не движений ее или ее частей . Этот важный вывод имеет принципиальное значение и направляет внимание на методы вычисления значений физических величин, отвечающих стационарным состояниям. [c.59]

Невозможно точно определить размер атома, поскольку электроны локализованы не строго и ограничение областей вероятности нахождения электронов произвольно. Кроме того, электронное распределение может несколько меняться из-за присутствия соседних атомов. Размер атома поэтому не является чем-то точным и абсолютным он может легко изменяться, например, в зависимости от соединения, в которое входит атом. Тем не менее с помощью рентгеновских лучей можно определить расстояние, которое разделяет центры двух соседних атомов одного элемента, и вывести атомный радиус . [c.38]

НОЙ мере между двумя атомами хотя имеется конечная вероятность нахождения обоих электронов у одного из двух атомов, это относится также и к другому атому Связь между двумя одинаковыми атомами, естественно, соответствует совершенно равному обобществлению электронов, и поэтому такая связь ближе всего к полностью ковалентной связи. В приведенном выше описании ионный характер является в основном следствием способа построения волновой функции. [c.138]

На рис. 25 представлена вероятность нахождения электрона в данной точке в зависимости от расстояния от ядра г для различных состояний атома водорода, а именно для тех состояний, в которых атом обладает шаровой симметрией, т. , е. для =0. На абсциссы нанесены расстояния от ядра в ангстремах (А), а по оси ординат отложены соответствующие значения функции Эта функция, умноженная на определяет [c.123]

Квантовомеханическую орбиталь следует представлять себе как трехмерный объект. Если условно изображать вероятность нахождения электрона в пространстве вокруг ядра, покрывая чертеж точками, плотность которых пропорциональна вероятности обнаружить электрон в данном месте, то получится что-то напоминающее пушистый шарик, а точнее—поперечный разрез такого шарика (рис. 5.7,а). Полученная модель, называемая электронным облаком, обладает наибольшей плотностью вблизи ядра и должна простираться в пространстве бесконечно далеко. Чтобы не обременять себя изображением подобных пушистых шариков, принято очерчивать атом линией, охватывающей область, в которой электрон проводит, скажем, 95% времени. Такая линия указывает лишь общее очертание электронного облака (рис. 5.7,6). Двумерным изображением формы распределения вероятности для электрона в атоме водорода (в основном состоянии) является окружность, а ее трехмерным изображением—сфера. [c.75]

При экспериментальных исследованиях структуры молекул обнаруживается, что валентные углы в них. изменяются в довольно широких пределах. В молекулах с октаэдрической структурой валентные углы равны 90°, в тетраэдрических структурах они составляют приблизительно 109°, а в линейных молекулах —180°. Когда атом соединяется ковалентной связью с другим атомом, обобществляя с ним пару электронов, связь между ними образуется по возможности в направлении максимальной вероятности нахождения электронов, т.е. в направлении ориентации перекрывающихся орбиталей. Таким образом, следует разобраться, какие атомные орбитали центрального атома молекулы могут быть направлены под такими углами друг к другу, что это соответствовало бы наблюдаемым ва- [c.136]

Уравнение Шредингера позволяет с большой точностью рассчитать вероятность нахождения электрона в данный момент времени в любой точке пространства, занимаемого такой сложной системой микрочастиц, какую представляет собой атом. [c.33]

Можно улучшить результаты, исправив ошибку в волновой функции. Уравнение (3.7) констатирует, что известно о принадлежности электрона 1 атому А и электрона 2 атому В. Иа самом деле этого и нельзя знать, поскольку эти электроны ничем не различаются, и нельзя приказать им с самого начала быть порознь и, что более важно, невозможно проследить за одним из электронов в системе, содержащей несколько электронов. Это связано с тем, что волновая механика не указывает, где находится определенный электрон, но только говорит о вероятности нахождения его в данном месте. Таким образом, нет ббльших оснований для использования в качестве приближенной волновой функции по сравнению с [c.79]

В этом уравнении 11) имеет значение комплексной амплитуды фазовой волны. Величина определяет вероятность нахождения электрона на некотором данном участке рассматриваемой системы. Если мы будем иметь дело с простейшей системой, состоящей из двух атомов водорода, то каждому атому, взятому в отдельности, соответствует свое собственное волновое уравнение для одного электрона (с тремя координатами). Общая система обоих атомов водорода может быть описана с помощью общего волнового уравнения для обоих электронов (с шестью координатами) . [c.295]

В тех случаях, когда многоэлектронный атом состоит из заполненных электронных оболочек и одного дополнительного электрона или когда ему не хватает одного электрона до завершения конфигурации, распределение вероятности нахождения электрона можно описать, используя радиальные функции по Слейтеру и одноэлектронные угловые волновые функции типа, приведенного в разделе Одноэлектронные волновые функции (стр. 18). В более сложных случаях необходимо учитывать межэлектронные взаимодействия. [c.24]

Бели два взаимодействующих атома имеют по нескольку неспаренных электронов и связь между ними осуществляется более чем одной парой электронов, то между этими атомами появляются кратные связи (двойные, тройные и т. д.). Например, атом азота с электронной конфигурацией [Не]2ж 2р образует одну О связь при перекрывании рх-АО и две другие связи при перекрывании рх- и Ру-КО (рис. 14), получившие название пи-связей (УГ-связей). Образование Л-связей происходит при перекрывании АО, расположенных перпендикулярно или под иными углами к а-связи и параллельно друг к другу (рис. 15). С появлением тг-связи, не имеющей осевой симметрии, свободное вращение фрагментов молекулы вокруг а-связи прекращается. Любой поворот одного из связанных тг-связью атомов вокруг межъядерной оси (вокруг о-связи) приведет к разрыву Л-связи. Если электроны, образующие Я-связь, имеют равную нулю вероятность нахождения в плоскости молекулы, то такую плоскость называют узловой. Электроны Л -связей составляют делокализован-ную систему в области скелета О-связей молекулы. [c.70]

В соответствии с новой теорией и в противоположность упрощенной теории Бора атом водорода в основном состоянии можно описать так электрон не движется по строго круговой орбите радиусом 0,53 А, и его скорость не строго постоянна. Наоборот, электрон совершает вокруг ядра беспорядочные движения за какой-то более длительный промежуток времени он может находиться в любой точке сферической области с ядром в центре, внешняя поверхность которого не точно ограничена (в том же смысле, в каком нельзя точно определить границы земной атмосферы). Функция а 5 не уточняет границы орбитали, а лишь указывает вероятность нахождения электрона в различных точках этой области. Следует говорить не о пути движения электрона, а об электронном облаке и в связи с этим о большей или меньшей электронной плотности в данной точке. Однако теория уточняет, что максимальная плотность электронных облаков сосредоточена на сферической поверхности радиусом 0,53 А и что она быстро падает с увеличением радиуса, так что мы мало ошибемся, предположив, что атом водорода (в основном состоянии) имеет сферическую форму диаметром приблизительно 1А (рис. 21). Орбитали со сферической симметрией, подобные описанному выше типу, называются з-орби-талями. [c.79]

На рис. 25 представлена вероятность нахождения электрона в данной точке в зависимости от расстояния от ядра г для различных состояний атома водорода, а именно для тех состояний, в которых атом обладает шаровой симметрией, т. е. для / = 0. На абсциссы нанесены расстояния от ядра в ангстремах (А), [c.111]

Если по Бору атом водорода состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого по круговой орбите с радиусом 0,529 А вращается электрон в виде точечного заряда, то с позиций квантовой механики картина строения атома углерода иная электрон движется не по определенной орбите, а может находиться в любом месте вокруг ядра атома. Однако вероятность его нахождения в различных местах атома не одинакова. Картина распределения величины вероятности нахождения электрона в пространстве [c.55]

Новые представления о строении электронных оболочек атома. Квантовая механика существенно изменила представления о строении атома. Если по Бору атом водорода состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого по круговой орбите с радиусом 0,529 А вращается электрон в виде точечного заряда, то с позиций квантовой механики картина строения атома углерода иная электрон двигается не по определенной орбите, а может находиться в любом месте вокруг ядра атома. Однако вероятность его нахождения в различных местах атома не одинакова. Картина распределения величины вероятности нахождения электрона в пространстве вокруг ядра обычно обозначается как электронное облако. Если бы можно было сфотографировать с выдержкой быстро движущийся электрон, то самые различные положения его были бы зафиксированы на снимке, который представлял бы собой изображение облака, подобного представленному на рис. 31,i>, и др. Если проследить плотность электронного облака (т. е. вероятность нахождения электрона) в направлении радиуса атома, то окажется, что у самого ядра она равна нулю, потом быстро возрастает достигая максимального значения на расстоянии 0,529 А от ядра, а затем постепенно убывает. На рис. 31 сопоставлена схема строения атома водорода по Бору, его современная квантово-механическая картина и график, показывающий изменение плотности электронного облака в зависимости от расстояния от ядра атома. [c.59]

Рис. 111-29 показывает распределение вероятностей нахождения электрона на том или ином расстоянии от ядра при различных квантовых состояниях атом водорода. Как видно из рисунка, при равенстве главного и побочного квантовых чисел [c.87]

Квантовая механика позволяет говорить лишь о вероятности нахождения электрона с данной энергией в данном элементе объема di. Точно также можно указать лишь вероятность того, что данный атом из большого числа атомов, находящихся в одинаковых условиях, имеет одно из возможных значений энергии W , W , W2,. . . [c.93]

Попытаемся теперь представить образование связи межд> двумя атомами, электроотрицательности которых одинаковы, н шри-мер между двумя атомами Н. Оба атома имеют электронную конфигурацию 18. Поскольку внешним оказывается первый уровень, а он может максимально содержать 2 электрона, до завершения внешнего уровня каждому атому не хватает одного электрона. Однако нет оснований для передачи электрона одного атома другому, т. к. их электроотрицательности одинаковы. При сближении атомов до определенного расстояния происходит перекрывание их 1з-ор-биталей (Рис. 23). В результате между центрами обоих ядер возникает молекулярная орбиталь. Вероятность нахождения элеирона в этой области пространства увеличивается вдвое. Благодаря этому возрастает отрицательный заряд, приходящийся на эту область. Как следствие, возрастает притяжение между ядрами и молекулярной орбиталью. Итак, за счет перекрывания атомных орбиталей образуется новая молекулярная орбиталь. На этой орбитали находятся два [c.61]

Атом водорода состоит из ядра (протона), с которым связан электрон. Точное положение электрона определить нельзя, можно лишь определить вероятность нахождения электрона в любой заданной точке пространства. Для основного состояния атома водорода распределение этой вероятности вокруг ядра симметрично, и можно нарисовать сферическую граничную поверхность, внутри которой вероятность найти электрон составляет, например, 95%. Электрон имеет фиксированную энергию и определенное пространственное распределение, называемое орбиталью. В атоме гелия с ядром связаны два электрона, которые имеют точно одинаковое пространственное распределение и вследствие этого точно одинаковую энергию (т.е. они занимают одну и ту же орбиталь), но различаются по спину (принцип запрета Паули). Обшее правило гласит электроны, связанные с атомными ядрами, занимают орбитали с фиксированной энергией и определенным пространственным распределением, и на каждой орбитали может находиться максимально только два электрона с антипарал-лельными спинами. [c.11]

Рассмотрим атом Пе в его первом триплетном состоянии, и обозначим буквой Р вероятность нахождения одного и только одного электрона впутри сферы радиуса R с центром на ядре атома Не. Когда радиус R очень мал, соответствуюи1,ая сфера почти всегда не содержит ни одного электрона и вероятность Р мала. Когда радиус R очень велик, внутри соответствующей сферы почти всегда находятся оба электрона атома Не (т. е. два, а не один электрон). Опять вероятность Р нахождения одного электрона мала. Изображая Р в функции от R, мы получаем кривую по крайней мере с одним максимумом. На рис. 5 представлена кривая, которая была построена с использованием хил-.перасовской волновой функции для вычисления Р [3]. Максимальное значение вероятности Р равно 0,93 оно наблюдается при R = l,7 o. Можно сказать, что сфера такого радиуса наилучшим образом разбивает на лоджии пространство атома Не для трип- [c.84]

Решения уравнения показывают вероятности нахождения электрона в той или иной точке пространства вокруг ядра атома и никак не связывают эту вероятность с траекторией движения электрона. Решение уравнения для многоэлектронных систем сложно в настоящее время его можно точно решить только для ато.ма водорода (и водородоподобных, т. е. одноэлек-тронных частиц, например Не+, и т. д.). [c.47]

Из возможных групп атомов простейшей является так называемая водородная молекула-ионНо , состоящая из двух водородных ядер и одного орбитального электрона, который осупхествляет связь между ними. По Бору, атом водорода состоит из ядра, вокруг которого с постоянной скоростью вращается электрон по круговой орбите радиуса 0,529 А. В волновомеханической модели поведение электрона характеризуется функцией ф, а круговая орбита заменена функцией вероятности ф- (4иг-с1г), дающей вероятность нахождения электрона на расстоянии между г н г-г-йг от ядра. Изменение ф и ф2 (4тиг2 г) с расстоянием г показано на рис. 5(а). Функция вероятности возрастает до максимальной величины на расстоянии около 0,5 А от ядра, которое являлось радиусом круговой орбиты в первоначальной атомной [c.71]

В атоме углерода имеются два 2 - и два 2р-электрона, способных участвовать в химической связи однако если этот атом вступает в реакцию, то указанные электроны обычно не используются именно в этой форме. Вместо этого, как хорошо известно, 4 электрона с этих трех орбит перераспределяются по четырем энергетически эквивалентным гибридизованным орбитам, тетра-эдрически расположенным в пространстве два из этих электронов химически не отличаются от двух других, как следовало бы -ожидать из 25 р -распределения. Не обнаружены также две ненаправленные -связи и две взаимно перпендикулярные р-связи. Гибридизация происходит благодаря возбуждению одного из 25-электронов с переходом его на р-орбиту и с последующим взаимодействием оставшейся -орбиты с тремя р-орбитами, что и приводит к образованию р -гибрида. Как этот процесс осуществляется, можно видеть на соответствующих рисунках. На рис. 3 распределение электрона на -орбите изображено в виде сферы, что означает равновероятное нахождение электрона независимо от угловых координат и максимальную вероятность его нахождения на поверхности указанной сферы, центр которой совпадает с началом координат. Три р-орбиты, каждая в форме гантели, ориентированы, как показано, под прямыми углами одна к другой вдоль осей прямоугольных координат. Вероятность нахождения электрона на первой из трех р-орбит [c.39]

Разумеется, электрон, имея отрицательный заряд, не может находиться на. очень блцзко.У ргк стоянии от положительно заряженного ядра. Для каждого/ ато.ма имеется свой предел такого расстояния. Например, для атома водорода он равен 0,53 А (А —ангстрем равен 10 см, т. е. одной стомиллионной дол0 сантиметра). Следовательно, наименьшая вероятность нахождения электрона атома водорода (наименьшая электронная плотность) будет в радиусе до 0,53 А от ядра, наибольшая — примерно па таком же удалении от ядра с увеличением расстояния электронная плотность постепенно уменьшается и на каком-то рас- [c.14]

В химии мы часто встречаемся с проблемами следующего типа. Известно, что атом или молекула находятся в определенном электронном состоянии. Затем состояние системы нарушается (т. е. возмущается ), например, вследствие облучения светом или подведения к ней на некоторое время другого атома или молекулы. Когда возмугцение устраняется, система не обязательно оказывается в исходном состоянии. При этом желательно знать, какие состояния могут быть заняты и какова вероятность нахождения системы в каждом состоянии. Примерами таких проблем являются поглощение н испускание света и связанная с ними важная проблема зависимости окраски от химического строения. Познакомимся с квантово-механическими методами рассмотрения этих вопросов. [c.399]

Ядро атома В. содержит только один протон. Ядра дейтерия и трития включают, кроме того, один и два нейтрона соответственно. Атом В. имеет один электрон энергия ионизации Н° — Н+, 13,595 эе. Сродство к электрону Н°— Н, 0,78 эе. Основпое электронное состояние (см. Атом) отвечает нахождению электрона на низшем энергетич. уровне, соответствующем значению квантовых чисел л = 1, / — О, т = 0. Магнитный момент атома В. в основном состоянии равен одному боровскому магнетону, т. е. П,23-10 -1 СОЗМ. Квантовая механика позволяет рассчитать все возможные энергетич. уровни атома В., а следовательно дать полную интерпретацию атомного спектра. Рассчитано также раснредоление вероятностей нахождения электрона по различным направлениям от ядра и на различных расстояниях от него. Атом В. используется в качестве модельного [c.310]

Атом гелия. Трактовка атома гелия методами волновой механики была дана Гейзенбергом. Рассмотрим атом гелия, в котором один из электронов находится на низшем энергетическом уровне, т. е. в 15-состоянии, а второй электрон — на некотором возбужденном энергетическом уровне. Сначала мы не будем принимать в расчет кулоновское отталкивание электронов,т.е. будем рассматривать движение каждого электрона под влиянием ядра как не зависящее от присутствия второго электрона. Таким образом, волновые функции электронов оказываются подобными волновым функциям водорода, но, конечно, несколько измененными вследствие удвоенного заряда ядра. Обозначим волновую функцию невозбужденного состояния Л, а волновую функцию возбужденного состояния . Электроны обозначим соответственно 1 и 2. Если электрон 1 находится в невозбужденном состоянии, а электрон 2 в возбужденном, то будем писать (1) и ср (2), а при обратном соотношении обозначим их функции как ф (2) и а(1). Волновые функции всей системы получаются путем перемножения ф и ср. Так, если Ь )У йх йу йг представляет вероятность нахождения электрона (1) в определенном элементе объема — йх иухаг и ъ 2)) йх йу. йг — вероятность нахождения электрона (2) в элементе объема то вероятность их одновремен- [c.130]

Применение принципа неопределенности к явлениям атомного мира привело к выводу, что невозможно точно представить себе орбиту, по которой движется электрон вычислению поддается лишь вероятность того, что электрон находится на заданном расстоянии от ядра атома. Вероятностпыс представления вес глубже проникали в атомную физику. Вероятности вытеснили прежние точные значения классической физики. Квадрат волновой функции по Борну является мерой вероятности найти данную частицу в единице объема. Если речь идет, например, о движении электрона, то, чтобы определить вероятность нахождения электрона в некотором объеме, следует умножать квадрат волновой функции, характеризующей данную систему (атом), на выделенный объем. [c.74]

Смотреть страницы где упоминается термин Электроны в атоме, вероятность нахождения: [c.45] [c.132] [c.226] [c.246] [c.68] [c.511] [c.22] [c.74] [c.285] [c.34] [c.226] [c.218] [c.56] [c.226] [c.17] [c.284] [c.284] [c.149] [c.218] [c.85]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология