Проникновение электронных орбит

В характере изменения свойств х- и р-элементов в подгруппах отчетливо наблюдается вторичная периодичность (рис. 16). Для ее объяснения привлекается представление о проникновении электронов к ядру. Как показано на рисунке 9, электрон любой орбитали определенное время находится в области, близкой к ядру. Иными словами, внешние электроны проникают к ядру через слои внутренних электронов. Как видно из рисунка 17, внешний З.ч-электрон атома натрия обладает весьма значительной вероятностью находиться вблизи ядра в области внутренних К- и -электронных слоев. [c.37]

Пользуясь представлением о проникновении электронов к ядру, рассмотрим характер изменения радиуса атомов элементов в подгруппе углерода. В ряду С — 51—Ое — 5п — РЬ проявляется общая тенденция увеличения радиуса атома (см. рис. 15, 16). Однако это увеличение имеет немонотонный характер. При переходе от 51 к Ое внешние р-электроны проникают через экран из десяти З -электро-нов и тем самым упрочняют связь с ядром и сжимают электронную оболочку атома. Уменьшение размера 6р-орбитали РЬ по сравнению с 5р-орбиталью 5п обусловлено проникновением бр-электронов под двойной экран десяти -электронов и четырнадцати 4/-электронов. Этим же объясняется немонотонность в изменении энергии ионизаций атомов в ряду С — РЬ и большее значение ее для РЬ по сравнению с атомом 5п (см. рис. 12). [c.37]

Энергия атома водорода не зависит от величины I в рамках рассматриваемого приближения, при котором принимается, что скорость движения электрона намного меньше скорости света. Однако для водородоподобного атома положение существенно меняется. Такие атомы (щелочные металлы) состоят из положительного однозарядного иона и электрона. Когда электрон находится на больших расстояниях от иона, его энергия взаимодействия с ионом такая же, как и у электрона в атоме водорода при том же расстоянии от ядра. Однако при приближении к иону возникают два эффекта, ведущих к увеличению притяжения электрона к положительному иону водородоподобного атома. Первый возникает в результате проникновения валентного электрона в ион, прн котором этот электрон приближается к ядру, имеющему заряд больше единицы. Второй эффект связан с поляризацией электронного облака иона под влиянием валентного электрона. При такой поляризации облако иона теряет свою симметрию, и электроны несколько обнажают ядро, что также приводит к усилению взаимодействия электрона с ионом. Степень проникновения электрона зависит от степени вытянутости электронного облака, которая определяется величиной I (в атоме Бора величина / определяет малую полуось эллиптической орбиты). Таким образом, энергия водородоподобного атома зависит от I. 306 [c.306]

Ранее обсуждалось радиальное распределение вероятности нахождения электрона на водородоподобных орбиталях (см. рис. 2.5). Электронная плотность ls-орбитали находится ближе к ядру, чем плотность 25-орбитали. Законы электростатики утверждают, что, когда пробный заряд (25-электрон) не накладывается на другой заряд (1 s-электроны), потенциал будет таким же, как если бы этот другой заряд находился в центре (в ядре). Тогда валентному электрону на 25-орбитали отвечал бы потенциал, эквивалентный единичному эффективному заряду ядра (Z = 1,0). Если бы заряд 25-электрона проникал в поле Is-электрона, то он не был бы экранирован и отвечал бы потенциалу, эквивалентному полному заряду ядра (Z = 3,0). При частичном проникновении энергия орбитали 25-электрона не изменяется, но энергия ионизации 25-электрона определяется уже эффективным ядерным зарядом (Z ), который несколько меньше действительного заряда ядра [c.41]

Понятно, что эффект проникновения увеличивает прочность связи внешних электронов с ядром. Этим, в частности, определяется порядок заполнения в многоэлектронных атомах 5-, р-, <а - /-... орбита-лей п)и данном п. [c.33]

Поле, создаваемое атомным остовом, хотя и не кулоновское, имеет центральную симметрию, как и поле ядра в водородоподобном атоме, благодаря чему и здесь квантовые числа пи/ сохраняют свое значение. Однако в отличие от водородоподобного атома энергия электрона зависит не только от п, но и от /, вырождение относительно I снимается электрон движется в поле не одного ядра, но остова, и энергия электрона зависит от того, как он поляризует остов (нарушает его центральную симметрию) и как он проникает внутрь остова. Поляризация же и проникновение зависят от типа орбитали, т. е. от квантового числа /. Электроны в атоме можно разделить на квантовые слои. Квантовый слой, или уровень, — совокупность электронов с данным главным квантовым числом п. Внутри уровня электроны разделяются по энергии на подуровни 5, / и т. д. в соответствии с квантовым числом / (рис. 10). Наиболее проникающими [c.35]

При рассмотрении механизма образования химической связи указывалось, что связь образуется путем перекрывания или взаимного проникновения атомных орбиталей, содержащих неспаренные электроны. По донорно-акцепторному механизму ( перекрываются полностью заполненная и пустая орбитали. Перекрывание орбиталей происходит таким образом, чтобы обеспечивалось максимальное их взаимное проникновение. При этом условии образующаяся химическая связь будет наиболее прочной. [c.81]

Если мы теперь изучим радиальное распределение для 2 -орбитали, то найдем размытый максимум на расстоянии примерно около 2,6 Л от ядра. Однако около 0,4 А находится еще и другой максимум Существование этого внутреннего максимума вероятности отражает явление, называемое проникновением . Проникновение требует, чтобы электрон проводил около ядра [c.18]

Первый член в правой части выражения (10.20) представляет собой так называемый интеграл проникновения, отвечающий взаимодействию между электроном, локализованным на орбитали Хц атома М, и нейтральным атомом I в валентном состоянии. По-видимому, величина этого интеграла должна быть невелика, и поэтому им обычно пренебрегают, т. е. считают, что [c.220]

Соединения внедрения в отличие от сплавов замещения и многи.х интерметаллических соединений довольно хрупки. Соединения внедрения могут обладать металлическим блеском и хорошей электропроводностью, но редко бывают пластичными. Эти свойства, как и следовало ожидать, согласуются с принятой ранее моделью металлов, В случае соединений внедрения атомы металла продолжают оставаться в подвижном газе из электронов, занимающих делокализованные орбитали, но плоскости скольжения отсутствуют, поскольку внедрившиеся атомы действуют как гвозди , скрепляющие плоскости. По той же причине снижается и электропроводность, но не так сильно, как пластичность. Внедрившиеся атомы стремятся затыкать каналы электронной проводимости, хотя в данном случае их действие проявляется не столь заметно, как при стягивании крупных атомов, резко уменьшающем пластичность. Такое явление, как каустическая хрупкость железных электродов, применяемых в промышленности при электролизе водных растворов едкого натрня, обусловлено проникновением атомов водорода (образовавшихся при восстановлении воды) в железный катод. [c.109]

Рассмотрим еще один пример. В четвертом периоде при переходе от К к Си и от Са к 2п происходит возрастание первой энергии ионизации соответственно на 3,4 и 3,3 эв. Это связано с проникновением 4 - и 452-электронов под все более заполняемый экран З -электронов и, как следствие, с ростом эффективного-заряда ядра, притягивающего внешние электроны. Аналогичная картина наблюдается и в пятом периоде. В шестом периоде переход от Сз к Аи и от Ва к Hg сопровождается значительно большим возрастанием/1 (соответственно на 5,33 и 5,22 эв), что объясняется проникновением 6 - и б52-электронов под двойной экран и 4/-электронов — возникает дополнительное /-упрочнение. Поэтому элементы, стоящие за лантаноидами, обладают особенно высокими энергиями ионизации. Упрочнение связи -электронов, вызванное проникновением под (1- и /-орбитали, создает [c.82]

Этот результат, являющийся весьма общим, очень существен для химии. В атомах, содержащих более одного электрона, прочность связи электрона на орбитах пз, пр, пЛ, п/... уменьшается при увеличении квантового числа углового момента орбиты. Это называется эффектом проникновения . [c.226]

Сводка энергий различных внешних орбит элементов периодической системы приведена на рис. 80. Этот график составлен по данным, найденным из наблюдаемых уровней энергии атомов, как изложено выше. За нуль эпергии принято наинизшее состояние однократно ионизованного атома. На рис. 80 отчетливо иллюстрируется эффект проникновения, описанный на стр. 226. Среди орбит с данным главным квантовым числом порядок орбит по убывающей стабильности всегда 5, / , с1, /, и отличия в стабильности обычно возрастают с ростом атомного номера. Разница в стабильности х-иа -орбит настолько велика, что после азота орбита 4з становится более стабильной, чем 3с1 Это, конечно, и является причиной позднего появления переходных элементов в периодической системе. Действительно, между магнием и кальцием Зй(-орбита даже менее стабильна, чем 4р, так что скорее удивительно, что переходные элементы появляются еще сравнительно рано. Однако когда начинает заполняться оболочка 4з, происходит внезапное увеличение стабильности З -орбит. Это происходит вследствие сильного перекрывания 4ь - и З -орбит, так что 4з-электроны не экранируют в достаточной мере З -орбиты. Благодаря этому Зс(-орбиты смещаются к ядру, и при добавлении дополнительных электронов последние идут на -орбиты. Поскольку З -электроны плохо экранируют друг друга, имеется почти автокаталитическое влияние на стабильность после меди Зй-электроны снова оказываются более стабильными, чем 4з-электроны. [c.247]

Из-за небольшого проникновения -орбит в области, расположенные вблизи ядра, вклад -э,лектронов в д оказывается небольшим по сравнению с вкладом р-электронов того же квантового слоя (вклад пс/-электрона составляет от 10 до 15% от вклада пр-электрона). Поэтому значение д у ядра определяется в основном числом электронов на р-орбитах атома, к которому относится данное ядро. [c.375]

До сих пор мы не детализировали проникновения высокочастотного поля в металл, ограничиваясь лишь определением характерной глубины затухания поля (ее можно связать, например, с поверхностным импедансом) и сравнением ее с микроскопическими характеристиками движения электрона — длиной свободного пробега, радиусом ларморовской орбиты, расстоянием, проходимым электроном за период высокочастотного поля, и в соответствии с этим говорили о нормальном и аномальном скин-эффекте. [c.309]

В характере изменения свойств и р-элементов в подгруппах от>-четливо наблюдается вторичная периодичность (см. рис. 16, 132). Для ее объяснения привлекается представление о проникн о а епии электронов к ядру. Как было показано на рис. 9, электрон любой орбитали определенное время находится в области, близкой к ядру. Иными словами, внешние электроны проникают к ядру через слои внутренних электронов (рйс. 141). Так, внешний 3 Электрон атома натрия обладает весьма значительной вероятностью находиться вблизи ядра. Концентрация электронной плотности (степень проникновения электронов) при одном и тОм же главном квантовом числе наибольшая для 5-злектрона, меньше — длй р-электрона, еще меньше для -электрона и т.д. Например, при п = 3 степень проникновения убывает в последовательности 3 > Зр > 3(1. [c.291]

Пользуясь представлением о проникновении электронов к дру, рассмотрим характер изменения радиуса атомов элементов в подгруппе углерода. В ряду С—81—Се—8п—РЬ проявляется общая тенденция увеличения радиуса атома (рис. 142). Однако это увеличение имеет немонотонный характер. При переходе от 81 к Ое внешние р-электроны проникают через экран из десяти 3 -электронов и тем самым упрочняют связь с ядром и сжимают электронную оболочку атома. Уменьшение размера бр-орбитали РЬ по сравнению с 5р-орбиталью 8п обусловлено проникновением 6 ьэлектронов под двойной экран десяти 5 -элeктpoнoв и четырнадцати 4/-электронов. [c.292]

При нанесении небольшого количества благородных металлов на подложку наблюдается изменение их электронной структуры. Так, электронная конфигурация атомов платины, нанесенных на 7-А12О3, характеризуется меньшей долей d-и большей долей х-электронов [25]. Такйя же закономе1Жость наблюдается при нанесении платины и на другие носители (8Ю2, уголь). Тенденция к проникновению ( -электронов в 5-оболочку характерна для дисперсного состояния Р1 как такового независимо от физических свойств носителя. Наличие 6 1/2-состояния стабилизирует в кластерах платины частично освобождающееся 5 5/2-состояние, причем потенциал ионизации 6 1/2-электронов также возрастает одновременно увеличивается и сродство к электрону. При этом 6 1/2-состояния в кластерах Р1 могут конкурировать с 5 1 у 2-состояниями при образовании связей с реагентами. Этому способствует большая доступность б51у2-орбитал й и большая степень их перекрывания с орбиталями лигандов. Сферическая симметрия этой орбитали, специфика ее пространственного расположения и энергетические характеристики благоприятствуют взаимодействию атомов нанесенной платины с молекулами газовой фазы. [c.36]

Характеристика элемента. Ртуть в подгруппе ПВ стоит несколько обособленно. Она отличается от двух других членов аномально высоким потенциалом ионизации, большим положительным значением нормального окислительно-восстановительного потенциала и меньшей реакционной способностью. Большая энергия ионизации ртути объясняется проникновением электронов в б5 -состоянии глубже к ядру не только за экран яз но и под 4/ -подуровень электронов. Одновременно с возрастанием устойчивости внешней электронной пары из-за увеличения размера 5 -орбитали возрастает, по сравнению с цинком и кадмием, способность ртути к комплексообразованию. Особенностью ее является возможность образования кроме ионного состояния +2 еще и ионов +1, образующих радикальную группировку —Hg—Hg—. При электрической диссоциации группировка эта не разрушается и в раствор переходит сложный ион Hg +. Поэтому можно различить два ряда соединений в одних ртуть имеет степень окисления -Ь1 [Hg2 l2, Нд2(1ХОз)2], а в других +2[Hg l2, Hg(NOз)2]. Связь в соединениях ртути в значительной степени ковалентна. Это проявляется, в частности в способности ее образовывать большое количество ртутноорганических соединений. Соединения ртути значительно более устойчивы, чем соответствующие соединения цинка и кадмия. [c.312]

Хартри-фоковские расчеты атомов и анализ атомных спектров показывают, что орбитальные энергии е, зависят не только от главного квантового числа п и заряда ядра Z, но и от орбитального квантового числа I. Если бы экранирование ядра внутренними электронами было полным, то энергетические уровни внешних электро-(юв были бы идентичны уровням атома водорода. Отклонение от уровней атома водорода является непосредственной мерой влияния неполного экранирования (так иазьшаемый эффект проникновения). Все уровни атома лития расположены ниже соответствующих уровней атома водорода, причем сдвиг их тем меньше, чем больше угловые моменты соответствующих орбиталей, т. е. 5-уровень сдви-[ ается сильнее э-уровня, /7-уровень — сильнее -уровня и т. д. Энергии орбиталей уменьшаются с возрастанием Z. Понижение энергии орбитали уменьшается с ростом главного квантового числа п. Рас-[цепление уровней с данным п возникает из-за межэлектронного отгалкивания. В пределе при Z—юо орбитали внутренних электронов с данными п снова становятся вырожденными по /, так как межэлектронное взаимодействие становится незначительным по сравнению с электронно-ядерным взаимодействием. [c.71]

Таким образом, в ряду Ge—Sn—РЬ величина координационного числа в простых веществах возрастает от 4 до 12, а устойчивая степень окисления в соединениях уменьшается с +4 до +2. Эти особенности обусловлены, с одной стороны, сближением внешних энергетических уровней электронов с ростом главного квантового числа, что приводит к доступности вакантной 6 -орбитали свинца для валентных электронов. При этом число возможных электронных состояний превышает число валентных электронов, т. е. наблюдается дефицит валентных электронов, приводящий к возникновению металлической связи в простом веществе. С точки зрения зонной теории это соответствует перекрыванию валентной 6р- и вакантной 6с(-зон в кристалле свинца. С другой стороны, для свинца, как и для всех остальных / -элементов 6-го периода, характерно наличие инертной б5-пары, что обусловлено эф( №ктом проникновения б5-электронов под двойной слой из и 4/1 -электронов и способствует стабилизации низшей степени окисления. [c.215]

О наборе факторов для 2-го периода (в отличие от последующих) следует сказать про выпадение или крайнее упрощение действия п. 2,5,7 и 9 внутренний слой только один, а заполненность его всегда одинакова —15 кайносимметричные орбитали 2р не имеют внутренних максимумов плотности, а электроны 2з дают только малое проникновение в первый слой, очень плотно заселенный своими 15 -электронами заряд ядер мал и магнитные поля, порождаемые орбитальным вращением электронов, слабы — практически главенствуют электрические силы, релативистские эффекты малы. Превентивных пересечений во 2-м периоде Системы еще не имеется. [c.194]

Если устойчивое соединение двух атомов водорода с атомом кислорода определяется взаимным проникновением облаков электричества двух х-элек-тронов атомов водорода и двух электронов в р-состоянни атома кислорода, то можно ожидать, что молекула воды окажется прямоугольной. Однако в действительности валентные углы равны 105° (см. гл. XI). Если молекула аммиака образуется аналогичным путем, то, поскольку р ,-р, -и р -орбиты электронов для атома азота определяют валентные углы, можно думать, что угол между соседними N—Н-связялхи составит 90 , а молекула Г Нз будет пирамидальной, причем каждая связь N—11 будет наклонена к главной оси [c.184]

Комбинации атомных орбиталей. В этом методе трактовки образования ковалентных связей атомные орбитали рассматриваются как электронные облака. Облако может быть одноэлектронное (иолу-заиолненная орбиталь) и двухэлектронное (застроенная орбиталь содержит два антипараллельных электрона). Например, при образовании молекулы На связь Н—Н образуется путем взаимного проникновения (перекрывания) двух 5-облаков (форма сферическая) по одному от каждого атома водорода [c.90]

Метод расчета энергий остальных возбужденных состояний является простым распространением метода, изложенного в предыдущем параграфе, и не заслуживает специального обсуждения. Следующая группа возбужденных состояний.включает электронные конфигурации 15 35, ЬЗр и 1зЗ(1. Наиболее стабильной из них является конфигурация 1535, а наименее стабильной—153й , поскольку с ростом углового момента происходит уменьшение проникновения. У каждой конфигурации вследствие резонанса имеются два уровня, и разница энергий этих уровней убывает при переходе от 1535 к 153с , поскольку в этом порядке уменьшается перекрывание 15-орбиты с 35-, Зр- и Зс(-орбитами (см. рис. 77). Экранирование 15-орбитой является довольно эффективным, так что ядро оказывает такое влияние, как в случае, если бы оно имело заряд (2—I) вместо 2, и все энергии близки к энергиям водородоподобного атома с зарядом ядра (2—1). [c.230]

Мы видим, что отклонения от тетраэдрического угла растут при переходе отСП к NH3 и Н 0. Это, несомненно, отражает возрастающую разницу в устойчивости меледу 2s- и 2/ -орбитами с ростом атомного номера (что является следствием эффекта проникновения, рассмотренного в гл. 9). Таким образом, неподеленная пара электронов предпочитает, по-видимому, занимать орбиту с возможно большим s-характером, поскольку при этом она молсет подходить ближе к ядру. Для орбиты, участвующей в связи, это преимущество не играет такой сун1ественной роли, так как связывающие электроны проводят у ядра атома с гибридными орбитами лишь небольшую часть времени. [c.317]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология