Соответствие между электронной оболочкой и ядром атома

Под эффективным радиусом атома или иона понимается радиус сферы его действия, причем атом (ион) считается несжимаемым шаром. Используя планетарную модель атома, атом представляют как ядро, вокруг которого по орбитам вращаются электроны. Последовательность элементов в периодической системе Менделеева соответствует последовательности заполнения электронных оболочек. Эффективный радиус иона зависит от заполненности электронных оболочек, но он не равен радиусу наружной орбиты. Для определения эффективного радиуса представляют атомы (ионы) в структуре кристалла как соприкасающиеся жесткие шары, так что расстояние между их центрами равно сумме их радиусов. Атомные и ионные радиусы определены экспериментально по рентгеновским измерениям межатомных расстояний и вычислены теоретически на основе квантовомеханических представлений. [c.136]

Такая связь иначе называется гетерополярной. Она осуществляется в результате перехода одного или нескольких электронов с внешней электронной орбиты одного атома на внешнюю электронную орбиту другого атома. Переход электронов является причиной возникновения зарядов у атомов и превращения их в соответствующие ионы. Атом, потерявший электрон, становится положительно заряженным ионом, так как в нем получает преобладание положительный заряд ядра. Атом, присоединивший электрон, становится отрицательно заряженным ионом. Оба противоположно заряженные иона, взаимодействуя между собой по закону электростатического притяжения, образуют молекулу. Таким образом, при образовании ионной связи один из атомов отдает электроны, а другой их принимает. В этом состоит и физический смысл понятия валентности, введенного в науку чисто эмпирически. В результате перехода электронов атомы приобретают наиболее устойчивую структуру электронных оболочек— структуру электронных оболочек инертных газов. В настоящее время известно, что химическая инертность этих элементов вызывается тем, что их атомы в свободном состоянии обладают самой устойчивой структурой электронных оболочек по сравнению с любыми другими структурами, которые могли бы образоваться при взаимодействии атомов. [c.26]

Однако геометрия молекул не сводится к геометрии ядерных скелетов. Атомы, образующие молекулу, обладают электронными оболочками с тем или иным распределением электронной плотности. Наряду с силами притяжения между электронными оболочками атомов действуют силы отталкивания, вследствие чего атомные ядра располагаются на определенных расстояниях друг от друга. Каждому атому может быть тем самым приписан определенный радиус — так называемый атомный радиус для атомов, связанных силами валентности, и ван-дер-Ваальсов радиус для атомов различных молекул и для атомов одной и той же молекулы, непосредственно друг с другом не соединенных. Наряду с геометрией ядерного скелета существует геометрия телесной молекулы, сводящаяся к геометрии распределения электронной плотности. Соответствующие сведения дает структурный анализ свободных молекул и главным образом молекулярных кристаллов [ ]. [c.132]

С.-с.в. электронов и ядер приводит к расщеплению зеемановских уровней и соответствующих линий спектра ЭПР-т. наз. сверхтонкое взаимодействие. Выделяют два осн. слагаемых диполь-дипольное С.-с.в. ядер и электронов и контактное взаимод. Ферми. Первое слагаемое аналогично по форме (1), но вместо одного из электронных спинов, напр. Лу, стоит спин ядра вместо Гу стоит расстояние между электроном г и ядром а, к множитель (д Ив) заменяется на ц = йеИв З.И). где ц -ядерный магнетон, з,-д-фактор для ядра а. Для атома диполь-дипольное С.-с.в. дает осн. вклад в гамильтониан при условии, что атом находится в любом состоянии (Р-, О-и т.д.), за. исключением 5-состояния (или, в одноэлектронном приближении,-за исключением тех состояний, в к-рых есть открытая оболочка, включающая л-орбиталь). При усреднении величин УЛ по всем положениям электронов получаются постоянные С.-с.в. [ , (постоянные сверхтонкого взаимод.), значения к-рых состмля-ют обычно иеск. десятков (до сотни) МГц (1 см = = 3-10 МГц). [c.403]

Распределение электронов в ионах щелочных элементов и ионах галогенов показано на рис. 6.20. Не трудно заметить, что эти ионы очень схожи с соответствующими аргоноидами, показанными в несколько большем масштабе на рис. 5.8. С увеличением заряда ядра от -Ь9е для иона фтора до -f-He для иона натрия соответствующие электронные оболочки сильнее притягиваются к ядру, в результате чего ион натрия оказывается примерно на 30% меньше иона фтора. Атом неона по своим размерам занимает среднее положение между ионами F" и Na . [c.161]

Предсказание профиля резиста требует моделирования экспозиции и проявления. Для количественного описания распределения энергии в полимерном слое, помещенном на подложку, наиболее часто используется метод Монте-Карло. Он состоит в моделировании траектории электронов в системе резист — подложка на ЭВМ. Взаимодействие электрона со средой представляет собой ряд последовательных отражений, при которых происходит изменение направления движения электрона и потеря им энергии. В большинстве подходов используют модель с одним отражением, направление которого случайно. При этом предполагается, что направление движения электрона изменяется в результате его упругого отражения от атомного ядра, причем угол столкновения может быть вычислен из приближенных решений уравнения Шре-дингера, предложенных Борном [7]. Угловое распределение рассеянных электронов зависит от потенциала. Чаще всего используют потенциал Томаса — Ферми, рассчитываемый в предположении, что на движущийся электрон действует ато.мный заряд близ. шжащего ядра, величина которого корректируется с учетом электронной оболочки атома. Предполагается также, что между двумя упругими столкновениями электрон движется по прямой с длиной, равной среднему свободному пути, и теряет энергию. Потерю энергии электроном обычно рассчитывают в соответствии с приближением постепенного понижения (метод SDA) по уравнению Бете [c.216]

Если каждая связь, идущая от алюминия к кислороду, была бы нормальной ковалентной связью, то атом алюминия должен был бы иметь шесть валентных электронов, кроме десяти электронов его внутренне11 оболочки, и его электрический заряд был,бы равен —3. Однако электроотрицательность алюминия составляет 1,5, а электроотрицательность кислорода равна 3,5, следовательно, разность электроотрицательностей равна 2,0, что соответствует 54% ионного характера связи (табл. 16). Исходя из этого, каждая из шести связей на 46% ковалентна и обеспечивает атому алюминия 0,46 валентного электрона. Всего в расчете на шесть связей это составит 2,76, а вместе с десятью внутренними электронами дает 12,76 если вычесть эту величину из заряда ядра 4-13, то получим, что атом алюминия будет иметь суммарный заряд, равный -Ь0,24. Каждый атом кислорода в данном случае имеет заряд -+-0,46 однако связи между кислородом и водородом (разность электроотрицательности 1,4) имеют 32% ионного характера (табл. 16), а это значит, что атомам кислорода остается заряд —0,18 и заряд каждого атома водорода будет равен -+-0,32. [c.195]

Углерод находится в IVA группе периодической системы, и во всех устойчивых углеводородах он четырехвалентен, а водород одновалентен. Четырехвалентность углерода проявляется несмотря на то, что в основном состоянии этот атом имеет электронную конфигурацию ls 2s 2p , на основании чего следовало ожидать двухвалентности углерода. Теоретически можно представить, что углерод принимает то или иное из трех возможных гибридных валентных состояний — тетраэдрически гибридизованное (обозначаемое sp ), тригонально гибридизованное (sp ) и дигонально гибридизованное (sp), причем в каждом из них он может проявлять себя как четырехвалентный. В алканах и циклоалканах, так же как и в алкильных и циклоалкиль-пых группах, образующихся из них, атомы углерода находятся в 5р -состоя-пии. 13 этом состоянии углерод имеет наинизшую электроотрицательность, по-видимому не отличающуюся заметно от электроотрицательности водорода. В соответствии с этим связи С — Н не поляризованы в заметной степени. Эти связи являются о-связями, так же как и связи между насыщенными атомами углерода, и все четыре связи sp -гибридизованного углерода имеют обычно тетраэдрическую или почти тетраэдрическую конфигурацию. Исключения составляют два циклоалкана с малыми циклами, в которых внутренние углы связей равны 60° (циклопропан) и 90° (циклобутан). Свойства этих соединений можно объяснить, если рассматривать изогнутые а-связи. Длина нормальной связи С — С составляет 1,54 А (15,4-10" нм), в то время как длина связи С — Н 1,10 А (И-10 нм). Связи между двумя насыщенными атомами углерода и между насыщенным углеродом и кислородом обычно прочны, хотя точные значения энергий диссоциации изменяются при изменении молекулярного окружения углерода. Для связи С — С обычно приводят среднюю величину 83 ккал/моль (347,5-10 Дж/моль), в то время как для С — Н-связи средняя величина равна 95—99 ккал/моль (397,7 х X 10 —414,5-10 Дж/моль). Устойчивость С — С-связи связана как с весьма ориентированным характером яр -гибридизованных АО, допускающих максимальную концентрацию заряда между ядрами, так и с малыми размерами атомов углерода. Стабильность связи С — Н обусловлена тем, что сильно ориентированная sp -гибридная орбиталь углерода подходит близко к ядру водородного атома, поскольку водород обладает тем уникальным свойством, что в нем нет электронов внутренних оболочек, которые могли бы отталкивать электронный заряд другого связанного атома, в данном случае углерода. [c.253]