Ядериая модель атома

Конечно, тут открывается большой простор для фантазии теоретика (деформируй отдельные электронные облака атомов молекулы так, или почти так, как хочешь, благо математика это позволяет ). Можно сосредоточить (локализовать) электронную плотность частично на атомах (в виде электронных пар внутренних оболочек атомов или неподеленных электронных пар валентной оболочки), а частично на химических связях (локализация электронов в поле двух ядер отвечает двухцентровому взаимодействию атом — атом, которое описывается классической символикой валентного штриха), а можно пользоваться и делокализованными орбиталями, охватывающими в принципе все атомные ядра молекулы. Разумный теоретик стремится воспользоваться этой свободой для того, чтобы построить модель, приемлемую для химика и пригодную для описания данного класса свойств. [c.210]

Однако к моменту открытия периодического закона только лишь стали утверждаться представления о молекулах и атомах. Причем атом считался не только наименьшей, но и элементарной (т. е. неделимой) частицей. Прямым доказательством сложности строения атома было открытие самопроизвольного распада атомов некоторых элементов, названное радиоактивностью. В 1896 г. французский физик А. Беккерель обнаружил, что материалы, содержащие уран, засвечивают в темноте фотопластинку, ионизируют газы, вызывают свечение флюоресцирующих веществ. В дальнейшем выяснилось, что этой способностью обладает не только уран. Титанические усилия, связанные с переработкой огромных масс урановой смоляной руды, позволили П. Кюри и М. Склодовской открыть два новых радиоактивных элемента полоний и радий. Последовавшее за этим установление природы а-, (5- н у-лучей, образующихся при радиоактивном распаде (Э. Резерфорд, 1899 —1903 гг.), обнаружение ядер атомов диаметром 10 нм, занимающих незначительную долю объема атома (диаметр 10 нм) (Э. Резерфорд, 1909— 1911 гг.), определение заряда электрона (Р. М и л л и к е н, 1909— 1914 гг.) и доказательство дискретности его энергии в атоме (Дж. Ф р а н к, Г. Г е р ц, 1912 г.), установление заряда ядра, равного номеру элемента (Г. Мозли, 1913 г.), и, наконец, открытие протона (Э. Резерфорд, 1920 г.) и нейтрона (Дж. Чедвик, 1932 г.) позво или предложить следующую модель строения атома [c.23]

Возникает вопрос, почему суперпозиция двух структур Ке-куле приводит к делокализации я-электронов. Объяснение следующее в одной из структур Кекуле мы спариваем орбитали 1)51 и 1()2, так что два электрона, образующих я-связь, оказываются поделенными между двумя ядрами 1 и 2 и могут быть обнаружены равновероятно вблизи каждого из ядер в другой структуре Кекуле спариваются г 32 и 1 зз и электроны могут находиться у ядер 2 или 3. Суперпозиция двух структур означает, что электрон, первоначально относившийся к ядру I, может быть обнаружен на ядре 2 (за счет первой структуры) и затем на ядре 3 (за счет второй структуры). Таким путем он может мигрировать по кольцу. На этом основании можно представить себе модель молекулы бензола в виде кольца, по которому текут слабые электрические токи, обусловленные я-электронами. Однако, если один электрон движется от атома 1 к атому 2, другой электрон движется от атома 2 к атому 1, так что в нормальном состоянии токи в обоих направлениях равны и результирующий поток заряда равен нулю. Для такого описания более пригодна теория МО, так как волновая функция (9.1) может быть непосредственно связана с электронным потоком. [c.258]

Как указано выше, в качестве квантово-механического аналога классического представления о химической связи можно рассматривать относительно высокое значение электронной плотности в области Ат, соответствующей двум ядрам атомов, которые согласно классическим представлениям химически связаны. При такой модели химической связи в качестве числа, измеряющего кратность связи, естественно было бы ввести некоторую величину, в той или другой степени характеризующую распределение какой-либо физической величины, например отрицательного электрического заряда, в области пространства, локализованной в непосредственной окрестности ядер А и В, которые рассматриваются как химически связанные. Главная трудность состоит здесь не в выборе конкретной физической характеристики (электрический заряд, электронная энергия и т. п.), которую можно рассматривать как аналог кратности связи классической теории, а в выборе области пространства Ат, сопоставляемой с данной химической связью, т. е. парой химически связанных ядер А и В. [c.131]

Одним из направлений развития метода атом-атомных потенциалов является подход, предложенный Шерагой с сотр. [84—86]. Эти авторы рассматривают взаимодействие электронов и ядер, полагая, что положительные заряды, равные 1, 4, 5 и 6 для атомов Н, С, N и О соответственно, локализованы на ядрах, а электроны располагаются на связях или направлениях, соответствующих неподеленным парам. Расстояния между электронами и ядрами являются параметрами модели. Потенциальная энергия складывается из кулоновских членов типа а1д,1гц, описывающих взаимодействия между электронами и ядрами, а также из членов, учитывающих притяжение и отталкивание между электронами и записанных в виде потенциала 6—ехр . Параметры этих потенциальных функций подобраны методом наименьших квадратов с учетом многих экспериментальных данных, характеризующих различные свойства молекул и молекулярных кристаллов — дипольных моментов, барьеров внутреннего вращения, разностей энергий конформе-ров, энергий и констант решетки и др. [c.159]

В некоторых водородсодержащих системах, например NeH+, FH+, электронное облако в основном сгруппировано вокруг ядер А и межъядерная стационарная точка отсутствует. Эти системы лучше описываются как один фрагмент, т. е. приближаются к модели объединенного атома. Подобное поведение найдено только в тех случаях, когда один из возможных фрагментов не имеет остовных электронов, например атом водорода. [c.51]

Для разрешения этой проблемы Резерфорд предложил новую модель атома [5], в которой положительный заряд сконцентрирован в небольшом объеме в центре атома, а электроны движутся вокруг центра положительного заряда по различным орбитам, как планеты в солнечной системе. Эта модель была лучше модели Томсона, так как предполагала такое распределение положительного и отрицательного зарядов в атоме, которое соответствовало наблюдаемому рассеянию альфа-частиц. По модели Резерфорда, электроны должны двигаться, так как в противном случае произошло бы сближение противоположно заряженных электронов и ядер. Однако если предположить, что электроны движутся вокруг ядра, то возникает следующая проблема. При движении электронов вокруг ядра они в соответствии с законами электромагнитной теории должны излучать энергию. Ввиду того, что единственным источником непрерывного пополнения энергии данной системы может быть только сам атом, электрон должен в конце концов упасть на ядро, т. е., по сути дела, остановиться. Так как нет никаких доказательств того, что атомы исчезают, необходимо сделать вывод, что модель Резерфорда не является абсолютно верной. [c.27]

Теория парамагнитных сдвигов сложна. Рассмотрим принципы расчета на простой модели молекулы Рг. Удобно выбрать начало координат на одном из ядер, скажем А, и направить ось л по связи Р — Р. Каждый атом фтора имеет заполненные 25-, 2ру и 2рг-орбитали, а две 2/ а -орбитали, которые обозначим Ха и —Хь, образуют связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали [c.86]

Теория молекулярных орбит (Гунда — Малликена). В этой теории молекула рассматривается как система из п ядер, образующих определенную конфигурацию. В эту систему вносятся электроны, последовательно занимающие более низкие уровни, т. е. молекула рассматривается как атом с п ядрами . Такая модель позволила легко объяснить молекулу Иг и др. Задача построения молекулы сводится к нахождению наиболее энергетически выгодных для электронов молекулярных орбит. Теория предусматривает два типа орбит 1) энергетические уровни электронов, находящихся на орбитах, ниже, чем в изолированных атомах,— это связывающие электроны 2) энергетические уровни электронов, находящихся на орбитах, выше, чем в изолированных атомах,— это разрыхляющие орбиты, разрыхляющие электроны. [c.319]

В предыдущей главе были рассмотрены свойства захваченных электронов. Имея в виду изучить впоследствии свойства молекулярных радикалов, можно сделать следующий шаг и перейти к рассмотрению спектров ЭПР атомов в различных матрицах. Значение данной главы состоит не только в том, что в ней устанавливается связь между моделями электрона, захваченного потенциальной ямой, и электрона, движущегося в поле нескольких ядер, но также и в том, что в ней показано, как в ряде случаев можно обнаружить и объяснить влияние окружения. Это связано с тем, что часто известны параметры, характеризующие свободный атом. Тогда можно судить о возмущениях, вносимых матрицей, по разности значений параметров для свободных атомов и атомов, внедренных в матрицу. В данной главе рассмотрены в основном эффекты, обусловленные наличием матрицы, и лишь вскользь затрагивается очень важный вопрос о самих атомах в междоузлиях и их связи с полупроводниковыми свойствами. Результаты, полученные для атомов в газовой фазе, подробно не излагаются, так как они не дают более полной информации о структуре по сравнению с уже имеющимися данными оптической спектроскопии. Достаточно сказать, что этим методом можно очень точно измерить параметры спектра. Кроме того, изучение спектров ЭПР атомов в газовой фазе представляет интерес с точки зрения исследования хода реакций и идентификации различных атомов, присутствующих в малых концентрациях. [c.96]

Аналогичная большая стабильность захваченных атомов водорода обнаружена Холлом и Шумахером [4] в экспериментах с кристаллами фторида кальция, содержащими водород. Авторы пытались объяснить свои результаты (табл. V. ) с помощью теории Адриана. Однако для объяснения увеличения спиновой плотности на протоне по сравнению со случаем свободного атома нужно было предположить, что отталкивательные силы превышают притяжение в меньшей степени, чем это предсказывала теория. Если принять, что каждый атом водорода видит ионы кальция через шесть граней куба, то это взаимодействие с окружением примешивает к волновой функции основного состояния атома водорода водородные 5 г-функции. Таким образом можно не только объяснить уменьшение спиновой плотности на протоне, но и получить правильную величину отталкивательной части взаимодействия с окружающими ядрами атомов фтора, вычисленную по сверхтонкому расщеплению от данных ядер. Но даже и при этом условии Холл и Шумахер не смогли интерпретировать положительное значение величины Д , так как теория Адриана предсказывает, что она всегда отрицательна (см. разд. .1). С целью интерпретации температурной зависимости магнитных характеристик и наблюдавшегося различия в результатах для водорода и дейтерия была сделана попытка учесть в рамках этой модели динамику атомов. Предполагалось, что указанное отличие можно было бы объяснить, рассматривая [c.106]

Заряд ядра и атомный номер. Экспериментальное подтверждение зависимостей, предсказываемых формулой (1), привело к всеобщему признанию предложенной Резерфордом ядерной модели атома. Согласно этой модели, атом представляет собой систему, состоящую из маленького положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена практически вся масса атома, и окружающих ядро отрицательно заряженных электронов. Кроме того,,установленный закон рассеяния сделал возможным определение величины зарядов ядер атомов, так как, согласно формуле Резерфорда, интенсивность рассеяния под данным углом пропорциональна квадрату заряда ядра. Именно в результате анализа опытов по рассеянию а-частиц в различных веществах были впервые определены величины зарядов ядер ряда атомов. Таким путем было установлено, что заряд ядра атома, выраженный в единицах заряда электрона е, равен атомному номеру 2, т. е. порядковому номеру данного элемента в таблице Менделеева. Это соответствие независимым путем было подтверждено Мозли, который развил метод определения зарядов ядер, основанный на изучении рентгеновских спектров элементов [4]. Мозли установил, что частоты К-шштш характеристического рентгеновского излучения элементов монотонно возрастают с увеличением порядкового номера элемента в таблице Менделеева. Корень квадратный из частоты /(Г-линий пропорционален Z — 1), где 2 — атомный номер, отождествленный с числом единиц положительного заряда в ядре. Число Z, которое также равно числу электронов в нейтральном атоме, очевидно, однозначно определяет химические свойства элемента. [c.29]

Рассмотрение моделей кристаллов разного размера и соответствующие расчеты показывают, что частицы металла, на которых происходит прочная адсорбция азота, сопровождающаяся появлением активной в ИК-снектре полосы, имеют на поверхности наибольшее число так называемых В- цен-тров, т. е. центров, будучи адсорбированным на которых атом металла имел бы контакт с пятью соседними атомами металла. Это в свою очередь позволяет прийти к выводу о том, что, несмотря на относительно высокую теплоту адсорбции и отсутствие подвижности, молекулы азота не образуют с атомами металла химической связи, а удерживаются на поверхности дисперсионными силами и сильным электрическим полем Вд-центров, которое возникает в результате неполной компенсации электрических полей ядер и электронов атомов металла этих центров и поляризует адсорбированные молекулы (рис. 2). Дисперсионное взаимодействие молекул азота с В 5-центрами должно быть более сильным, чем с плоской поверхностью кристалла, так как адсорбированная молекула взаимодействует в этом случае с большим числом атомов металла. Хардевелд и Монтфорт [11] считают, что высокую интенсивность и значительное смещение полосы поглощения физически адсорбированных молекул относительно частоты колебания свободной молекулы азота можно объяснить сильной поляризацией адсорбированных молекул электрическим полем Вд-центров. [c.118]

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]

Идеи Лорана были приняты и развиты далее Гмелином, положившим их в основу своего Руководства по органической химии [16]. Гмелин ставит вопрос так если высказываются предположения о форме атомов, то почему нельзя строить предположений и о их взаимном расположении в каком-либо соединении [там же, стр. 27]. Особенно интересно то, что Гмелин показывает на моделях связь пространственного строения органических соединений с реакционной способностью. Например, один из четырех водородов уксусной кислоты замещается металлом потому, что он лежит вне ядра. Образование эфира из уксусной кислоты и винного спирта поясняется тем, что при вращении ядер двух последних молекул друг около друга происходит сближение некоторых их частиц с выделением воды, а открытая в результате этого поверхность куба винного спирта примыкает к открытой поверхности куба уксусной кислоты и таким образом образуется один атом уксусно-этилового эфира (Essignaphtha) [там же, стр 31]. Замечательны следующие слова Гмелина Верно ли или неверно расположение атомов, которое мы здесь приняли в качестве предположения, но каждый атомист должен согласиться, что атомы не смыкаются в один ряд, как это выражает формула, но в силу своего сродства они по возможности сближаются друг с другом и таким образом создают более или менее правильные в большинстве случаев телесные ([korperli he) фигуры поэтому представляется черезвычайно важным с известной сколь возможной правдоподобностью определить это расположение, ввиду того, что в таком случае может быть пролит свет на форму кристаллов, изомерию и другие соотношения и только таким образом может быть выработано правильное воззрение на конституцию органических соединений [там же, стр. 28—29]. [c.15]

Исходя из этих соображений, Резерфорд в 1911 г. предложил следующую схему строения атома, получившую название ядер-ной модели атома. Атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена преобладающая часть массы атома, и вращающихся вокруг него электронов. Положительный заряд ядра нейтрализуется суммарным отрицательным зарядом электронов, так что атом в целом электронейтрален. Возникающая вследствие вращения электронов центробежная сила уравновешивается силой элейтростатичеекого притяжения электронов к противоположно заряженному ядру. Размеры ядра очень малы по сравнению с размерами атома в целом диаметр атома — величина порядка 10- см, а диаметр ядра —порядка Ю- —10- 2 см. [c.57]

Теория молекулярных орбит (Гунда — Малликена). В этой теории молекула рассматривается как система из п ядер, заранее образующих определенную конфигурацию. В эту систему вносятся электроны, последовательно занимающие более низкие уровни, т. е. молекула рассматривается как атом с п ядрами. Такая модель позволила легко объяснить молекулу Н.2 и др. Задача построения молекулы сводится к нахождению наиболее энергетически выгодных для электронов молекулярных орбит. Теория предуслшт- [c.270]

В рассмотренном выше методе валентных связей , или валентных схем , мы исходили из двух готовых атомов, которые взаимодействую г друг с другом, что в конце концов приводит к возникновению устойчивой связи через электронную пару. Теперь мы обратимся к другому пути, который тесно соприкасается с тем методом, который был описан при построении периодической системы при помощи одноэлектронной . одели. Мы будем исходить не из готовых атомов, а из готового ядерного остова (например, из двух ядер атомов Н) и затем выясним, в каких возможных состояниях может находиться один электрон в потенциальном поле двухъядерного остова. Затем эти возможные молекулярные состо.чния (молекулярные орбитали) мы постепенно заполняем электронами и в правильной энергетической последовательности и с учетом принципа Паули строим систему возможных двухатомных молекул, подобно тому как мы строи,ли периодическую систему. Исходной моделью здесь служит молекулярный ион Нг, который играет такую же роль, как и атом И при построении атомных состояний. Этот метод также можно модифицировать, чтобы люжно было рассматривать движение каждого электрона в среднем эффективном потенциальном поле ьсох других частиц. [c.101]

По ядерной модели наиболее просто устроен атом водорода. Его ядро несет один э чементарный положительный заряд и в поле ядра движется один электрон. Ядро атома водорода называют протоном. В любом процессе протоны и электроны участвуют как неделимое целое, поэтому они причисляются к элементарным частицам. Существует ряд других элементарных частиц. К ним относится нейтрон, имеющий почти такую же массу, как и протон, но не несущий электрического заряда. Нейтроны вместе с протонами входят в состав сложных атомных ядер. Так, ядро атома гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов, следовательно, оно несет два полол ительных заряда и массу почти в четыре раза большую, чем масса протона. Третий по сложности — атом лития имеет [c.66]

Теория кристаллического поля рассматривает неорганические комплексы как ионные молекулы, т. е. образующиеся в результате электростатического взаимодействия между центральным катионом и окружающими его анионами или полярными молекулами. При этом очевидно, что центральный атом металла в комплексе находится в электрическом поле, создаваемом окружаюпщми ионами или молекулами, подобно тому, как это имеет место в случае атома, расположенного в кристаллической решетке. Такое кристаллическое поле должно, конечно, искажать сферическую симметрию электронных оболочек центрального атома, что и является предметом исследования теории. Электроны лигандов в такой интерпретации не перекрываются и не смешиваются с электронами центрального иона. Модель рассматривает изолированную молекулу и предполагает, что лиганды создают только постоянный электрический потенциал, обладающий симметрией расположения ядер лигандов, в котором движутся электроны центрального иона. Возмущение орбиталей этих электронов можно рассмотреть на примере аквакомплекса Т1(Н20)Г- [c.98]

Кеннер и Кристи (1922 г.) нашли, что о,о -замещенные дифеновые кислоты могут быть разделены на оптические анти поды путем превращения их в соли с оп тически деятельным алкалоидом, раз деления полученных диастереомерных солей и выделения из них действием кислоты свободных энантиомеров заме щенных дифеновых кислот. Легко ви деть, что ни дифенил, ни дифеновые кис лоты не содержат (и не могут содер жать) асимметрических углеродных ато MOB, так как и углероды ядер, и угле роды карбоксилов связаны всего с тремя (а не с четырьмя) разными атомами ил группами. Изомерия замещенных дифеновых кислот — это оптическая изомерия без асимметрического углеродного и вообще какого бы то ни было асимметрического атома. Она обязана неплоскому строению этих замещенных дифенилов, невозможности поворота вокруг оси С—С, связывающей два ядра. Повороту мешают задевающие друг за друга группы, находящиеся в орто-положении. В результате молекула не имеет плоскости симметрии и ее зеркальное изображение не тождественно с предметом, как легко убедиться на модели [c.186]

Теория молекулярных орбит (Гунда-Мулликепа), в отличие от двух предыдущих, рассматривает молекулу как систему из и-ядер, заранее образующих определённую конфигурацию. В эту систему вносятся электроны, последовательно занимающие более низкие уровни, т. е. молекула рассматривается примерно как атом с и-ядрами. (Такая модель позволяет легко подойти к освещению молекулы П+ и т. и.) Задача построении молекулы сводится к нахождению наиболее энергетически выгодных для электронов молекулярных орбит . Теория предусматривает наличие двух энергетических типов орбит. Энергетические уровни электронов, находящиеся на орбитах 1-го типа, ниже, чем в изолированных атомах,—это связывающие орбиты (связывающие электроны). Энергетические уровни электронов, находящихся на орбитах 2-го типа, выше, чем в изолированных атомах, — это разрыхляющие орбиты, разрыхляющие электроны. [c.190]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология