Паули устойчивости

Устойчивому (невозбужденному) состоянию многоэлектронного атома отвечает такое распределение электронов по АО, при котором энергия атома минимальна. Поэтому АО заполняются в порядке последовательного возрастания их энергии (прн этом не должен нарушаться принцип Паули ). Порядок заполнения электронами АО определяется правилами Клечковского, которые учитывают зависи- [c.40]

Первые два электрона в юлекулярно.м ионе Не располагаются со спаренными спинами на связывающей а-орбитали и заполняют ее. А что происходит с третьим электроном Согласно принципу запрета Паули, он не может занимать о-орбиталь, а должен разместиться на следующем, более высоком энергетическом уровне, который соответствует разрыхляющей о -орбитали. Этот третий электрон выталкивается из межъядерной области из-за наличия в ней первых двух электронов и вынужден находиться во внешней области, за пределами обоих ядер. Такой электрон оказывает на молекулярную систему разрушающее действие-он расталкивает ядра. Молекула имела бы большую устойчивость, если бы в ней не было третьего электрона. В сущности, он компенсирует действие одного из связывающих электронов, и в результате молекула испытывает эффективное связывающее действие всего одного электрона, т.е. в молекуле образуется неполная, одноэлектронная ковалентная связь. Энергия связи в ионе Нсз должна быть поэтому меньше, че.м в молекуле Н,. [c.518]

Размещение электронов в атомах. Электроны размещаются на уровнях и подуровнях оболочек атомов в соответствии с принципом, согласно которому устойчивое состояние электрона в атоме связано с минимальным значением его энергии, и с принципом Паули. Таким образом, электроны, число которых в атоме равно заряду его ядра, а следовательно, атомному номеру элемента, заполняют последовательно энергетические уровни и подуровни от низших к высшим. Размещение электронов по уровням и подуровням, харак-терн уемое главным и орбитальным квантовыми числами, выражается формулами, в которых уровни обозначаются цифрами, подуровни— условно буквами, а число электронов в подуровне — индексами у соответствующих букв. Так, например, формула s 2s 2p показывает, что в х-подуровне первого уровня находятся два электрона, в 5-подуровне второго уровня — два и в р-подуровне второго уровня — шесть электронов, а общее число электронов в атоме равно сумме индексов, т. е. в данном случае — десяти. [c.30]

В молекулярном ионе Не (рис. 4.9) имеется всего три электрона. На связывающей молекулярной орбитали могут разместиться, согласно принципу Паули, только два электрона, поэтому третий электрон занимает разрыхляющую орбиталь Таким образом, число связывающих электронов здесь на единицу больше числа разрыхляющих. Следовательно, ион Не должен быть энергетически устойчивым. Действительно, существование иона Не экспериментально подтверждено и установлено, что при его образовании выделяется энергия [c.109]

Следовательно, оба электрона образующейся устойчивой молекулы Нг описываются одной молекулярной волновой функцией г з+, т. е. занимают одну МО. Для согласования с принципом Паули эти электроны должны иметь противоположные направления спина. Два электрона с параллельными спинами, характеризующиеся антисимметричной функцией 5 , приводят к возрастанию энергии системы. Химическая связь в данном случае не образуется. [c.31]

Известно, что наблюдается следующий порядок заполнения орбит 15, 25, 2р, 35, Зр, 45, Зс , Ар, а количество орбит каждого тппа составляет 5—1 орбита, р—3 орбиты, й—5 орбит, /—7 орбит. На каждой из перечисленных орбит в соответствии с принципом Паули может находиться один или два электрона. Последнее возможно, если спины электронов антипараллельны. Электроны могут находиться по два на устойчивых орбитах, однако если есть несколько незанятых орбит одного энергетического уровня, то спины электронов становятся параллельными электроны распределяются на максимальном количестве орбит. [c.341]

Из состояний данной электронной конфигурации, дозволенных по Расселу — Саундерсу и по принципу Паули, наиболее устойчивое состояние будет иметь наибольшую мультиплетность. [c.182]

Электроны в атоме занимают наиболее низкое энергетическое состояние, отвечающее максимальной устойчивости. Поэтому уровни заполняются в порядке от 1 к 7, а подуровни — в следующей последовательности 5<р<йПоведение электронов в атомах подчиняется принципу запрета , сформулированному в 1925 г. швейцарским ученым В. Паули в атоме не может быть двух электронов, у которых были бы одинаковыми все четыре квантовых числа. [c.19]

При ЭТОМ на МО необходимо разместить четыре электрона. На основании принципа Паули на связывающей орбитали может разместиться только два электрона, поэтому два других электрона в молекуле Нег должны разместиться на МО, энергия которой больше энергии Is-AO. По уравнению (П.4) можно легко подсчитать, что порядок связи равен нулю, т. е. химическая связь не возникает и молекула не может быть устойчивой. Согласно методу МО достаточно устойчивыми являются молекулярные ионы Нг и Не Образование частицы Нг из атома водорода Н, в котором имеется один s-электрон, и иона водорода Н" , не содержащего электронов, может быть представлено записью [c.58]

Делается ясной и относительность понятий химически инертный и химически активный , так как один и тот же элемент водород в определенном состоянии возбуждения способен дать химическую связь и образовать устойчивую молекулу Нг, а в другом, отличающемся не электронной конфигурацией, а только параллельностью спиновых векторов электронов Isa и 2ра, устойчивое соединение атомов Н не получается, видимо, из-за отсутствия (или очень малого) перекрывания облаков электронных орбиталей, от особенностей электронного обмена или из-за корреляции. Причастность к этому обстоятельству запрета Паули остается по меньшей мере неясной, так как электроны имеют одинаковые направления спина, но разные вторые квантовые числа ведь обычно принцип формулируют как невозможность заселения одной и той же орбитали электронами, у которых все 4 квантовых числа одинаковы. [c.156]

Возникшие МО заполняются электронами в соответствии с принципами наименьшей энергии а также принципами Паули и Хунда аналогично заполнению электронных орбиталей атома Зная систему энергетических уровней молекулы и характер их заполнения, можно судить о ее устойчивости, способности всту пать во взаимодействие с другими соединениями, определять [c.34]

Обратим еще раз внимание на то, что такая геометрическая форма становится вполне закономерной именно в том случае, если выполняется принцип Паули Если бы этот принцип не выполнялся и все элекгроны атома могли расположиться, например, в состоянии 1 , то специфических дня органических соединений выделенных преимущественных направлений образования химической связи не было бы, и в этом случае не наблюдались бы характерные устойчивые геометрические формы, свойственные органическим многоатомным молекулам [c.63]

Устойчивому (невозбужденному) состоянию многоэлектронного атома отвечает такое распределение электронов по АО, при котором энергия атома минимальна. Поэтому АО заполняется в порядке последовательного возрастания их энергий (при этом не должен нарушаться принцип Паули ). Порядок заполнения электронами АО определяется правилами Клечковского, которые учитывают зависимость энергии орбитали от значений как главного (п), так и орбитального (1) квантовых чисел. Согласно этим правилам, АО заполняется электронами в порядке последовательного увеличения суммы п +1 (первое правило Клечковского), а при одинаковых значениях этой суммы - в порядке последовательного возрастания главного квантового числа (второе правило Клечковского). По типу электронных структур атомов в периодической системе элементов их делят на 5-, р-,(1-, - элементы. Элементы, в атомах которых подуровень внешнего уровня заполняется одним или двумя электронами при наличии в соседнем с внешним уровнем двух или восьми электронов, называют з-элементами. В качестве примера покажем распределение электронов в атоме натрия (7=11), который находится в третьем периоде периодической системы с вычислением суммы (п + 1) [c.10]

Уравнение (68) для показывает, что если поменять местами ядра или электроны, т. е. переставить индексы (1) и (2) или а и Ь, то функция не изменится. Следовательно, электроны в молекуле неразличимы. Но, согласно принципу Паули, в устойчивой молекуле не может быть двух электронов с одинаковыми волновыми функциями, поэтому электроны 1 и 2 должны отличаться хотя бы спиновой частью волновой функции (см. раздел 8.9), т. е. спины электронов в молекуле, описываемой симметричной функцией, должны быть антипараллельны. [c.231]

Из всех состояний Рассела—Саундерса, разрешенных по принципу Паули, наиболее устойчивым является состояние с наибольшей мультиплетностью. [c.73]

Мы уже видели, что в системах с двумя электронами в результате электростатического взаимодействия и выполнения принципа Паули появляется различие в энергии синглетного и триплетного состояний, причем относительная устойчивость обоих состояний зависит от знака J. В предыдущем разделе указывалось, что с помощью простого гамильтониана [уравнение (17)] обычно удается получить вполне удовлетворительное феноменологическое описание взаимодействия металл — металл в изолированном кластере. Это, однако, еще не дает никаких сведений о механизме спин-спинового взаимодействия. Прежде чем рассмотреть некоторые новые теории обменного взаимодействия, кратко напомним ранние представления о знаке J. [c.309]

Со взглядами Паули не соглашается Леб . Он, как и Штаудингер, принимает, что громадные белковые молекулы без агрегации способны обусловить типично коллоидные свойства. Иными словами, беря в основу классификации чисто количественный признак — размеры частиц, Леб считает возможным рассматривать золи белка как истинные растворы, в которых кинетически действующими являются сами белковые молекулы. На каком же фактическом материале построены эти теории Прежде всего Леб считает, что большая устойчивость этой группы веществ к действию электролитов является достаточным признаком для того, чтобы отождествлять эти системы с истинными растворами. Данные, приведенные в табл. 114, показывают минимальные концентрации солей, необходимых для высаливания 0,8%-ного раствора желатины. [c.326]

Законно предположить, что наблюдаемая конфигурация атома является конфигурацией с минимальной энергией и что она не всегда может быть выведена путем при.южения правила Паули. Устойчивость суб-группы. 9 из 2 электронов очень заметна в некоторых тяжелых металлах. Такие пары. -электронов названы инертным нарами и рассматриваются в следу1он ей главе. [c.47]

Важнейшим видом химической связи в молекулах является так называемая коваугентная, нли гомеополярная, связь. Ковалентная связь образуется между двумя атомами, обладающими неспаренными электронами. При сближении атомов из двух атомных орбит, занимаемых неспаренными электронами, в результате взаимного возмущающего действия атомов образуются две молекулярные орбиты. Если неспаренные электроны сближающихся атомов имеют противоположно ориентированные (антипараллельные) спины, то они оба могут, согласно принципу Паули, попасть на низшую, энергетически более выгодную молекулярную орбиту (так называемую связывающую орбиту), что приводит к возникновению устойчивой связи между атомами. [c.10]

В 1926 г. Гейзенберг и Шредингер создали механику атомных и молекулярных систем, которая получила широкое применение в атомной и молекулярной физике. Необходимое дополнение в квантовую механику внес Паули, разработавший теорию электронных спинов. Это явилось фундаментом, на котором с учетом известного правила несовместимости (запрет Паули в атоме не может быть двух электронов, обладающих 4 одинаковыми квантовыми числами) было построено учение о химических силах, в принципе позволяющее понять и описать образование химических соединений. Сначала удалось интерп )етировать устойчивость электронных оболочек атомов инертных газов, благодаря чему нашло исчерпывающее объяснение понятие электровалентной связи, лежащее в основе теории Косселя. Затем получила квантово-механическое истолкование и ковалентная связь. Гейтлером и Лондоном было показано, что связь двух атомов в молекуле водорода может быть объяснена чисто электростатическими силами, если для этого использовать квантовую механику. Силы, связывающие два атома и два электрона, возникают благодаря тому, что оба электрона имеют антипараллельные спины и с большой степенью вероятности находятся между двумя атомными ядрами насыщаемость химических связей объясняется принципом Паули. Таким образом, представления Льюиса получили исчерпывающее физическое обоснование. [c.24]

Мы знаем, что в наиболее устойчивом (невозбужденном) состоянии атома электроны занимают атомные орбитали, характеризующиеся наименьшей возможной энергией. Точно так же наиболее устойчивое состояние молекулы достигается в том случае, когда электроны занимают МО, отвечаюшде минимальной энергии. Поэтому при образовании молекулы водорода оба электрона перейдут с атомных Хз-орбиталей на связывающую молекулярную орбиталь (71° (рис. 4.7) в соответствии с принципом Паули, электроны, находящиеся на [c.109]

Электронную конфигурацию устойчивого сложного атома, характеризующую размещение электронов по орбиталям, можно установить с помощью принципа наименьшей энергии, принципа Паули и некоторых правил, учитывающих возможную энергетическую неравноценность близких электронных состояний. Поскольку в устойчивом состоянии атом должен обладать наименьшей энергией, электроны занимают орбитали с самыми низкими аоалйожными энергиями. Число электронов на этих орбиталях [c.23]

Основные закономерности коагуляции под действием электролитов. Изменение устойчивости золей при изменении содержания в них электролитов было известно уже первым исследователям коллоидных систем (Ф. Сельми, Т. Грэм, М. Фарадей, Г. И. Борщов). В дальнейшем благодаря работам Г. Шульца, У. Гарди, Г. Пиктона, О. Линдера, Г. Фрейндлиха, В. Паули, Г. Кройта, Н. П. Пескова, А. В. Думанского и других был накоплен обширный экспериментальный материал и сделаны основные теоретические обобщения. Огромный вклад в развитие теории электролитной коагуляции внесли советские ученые Б. В. Дерягин с сотр., П. А. Ребиндер и его школа. Экспериментально установленные закономерности при коагуляции электролитами известны под названием правил коагуляции [c.105]

Из химии известно, что первый элемент этой таблицы — водород одновалентен, он легко отдает свой единственный электрон, станбвясь ионом Н+. Присутствие этого иона определяет свойства кислот. Ион водорода представляет собой просто ядро его атома и называется протоном. Водород весьма активно участвует в химических реакциях. Второй элемент — гелий является благородным газом. Он инертен и практически не вступает в химические реакции. Гелий содержит два электрона в своей внещней оболочке. Отметим, что невозможность существования третьего электрона в атоме гелия вытекает из запрета Паули. Оба его электрона имеют одинаковые квантовые числа п, I и /п и отличаются только спиновым квантовым числом. Если у одного из них 5= + 7г, то у другого 5=—72- Очевидно, что третий электрон мог бы иметь 5, равное или, + 12, или — /г, т. е. его квантовые числа полностью совпадали бы с квантовыми числами двух электронов, уже занявших свои места в атоме гелия. Отсюда можно сделать вывод о том, что внешняя оболочка, содержащая два спаренных электрона, особенно устойчива. Она не принимает и не отдает электронов. Поэтому в атоме третьего элемента периодической системы лития следующий электрон располагается уже в новой, т. е. второй электронной оболочке. [c.149]

Второй период начинается литием. Это одновалентный активный металл, легко отдающий свой внещний электрон, который во второй оболочке является единственным. На рис. ХП.2 схематически показано строение элементов второго периода. Видно, что здесь постепенно заселяется электронами вторая оболочка — по одному в каждом следующем элементе. Заселение продолжается, пока число электронов в этой оболочке у неона не достигает восьми. Инертность неона показывает, что восьмиэлектронная внешняя оболочка устойчива подобно двухэлектронной оболочке у гелия (с учетом запрета Паули). Поэтому в следующем за неоном атоме натрии начинает заполняться электронами третья оболочка. [c.150]

Перейдем к рассмотрению дикварков с барионным числом О, т. е.. соединений кварка и антикварка. Можно ожидать, что самыми устойчивыми дикварками будут те, в которых обе частицы занимают 15-орбиталь при своем движении вокруг общего центра массы. Кварки и антикварки — разные частицы принцип запрета Паули, следовательно, не запрещает параллельные спины для кварка и его антикварка, поэтому 152-дикварк может иметь результирующий спин О или 1. Мезоны я+, и я- являются соответственно рп, рр (или пп) и рп различные другие мезоны могут быть представлены аналогичным образом. Протон описывается как р п, а нейтрон как рп2. Странный кварк "к (и его античастица Я) обнаружены в мезонах и барионах со странностью, отличающейся от нуля. [c.606]

Реакция Паули. Соединения, содержащие имидазольное кольцо (гистидин, метилгистидин, гистамин, карнозин), а также тирозин, дают красно-оранжевое окрашивание после обработки диазореактивом (с. 192), Хроматограмму из пульверизатора слегка опрыскивают сначала диазореактивом, а затем 10%-ным раствором ЫагСОз. Окраска устойчива. Перечисленные реакции можно применять после проявления хроматограммы нингидрином. [c.131]

Остановимся еще раз на значении принципа Паули как закона, определяющего сам факт существования молекул как устойчивых систем, состоящих из положительно и отрицательно заряженных частиц Прежде всего отметим, что правило заполнения уровней энергии в квантовой системе, подчиняющейся принципу Паули, действует не для любых отрицательных зарядов, а лишь для таких, которые обладают полуцелым спином Так что использование природой для построения молекул именно электронов не является случайным Правда, могут существовать атомы и молекулы, содержащие антиядра (антипротоны) и антюлектроны (позитроны) Это, однако, экзотика, и в обычной химии с такими обьектами не встречаются Представим себе теперь, что в пространстве в положениях, отвечающих положениям атомов в молекуле бензола, размещены соответствующие ядра или наборы кулоновских потенциальных ловушек Пусть в это пространство по одному впрыскиваются электроны Если бы они вели себя как классические частицы, не подчиняющиеся специальной квантовой статистике Ферми—Дирака и следующему из нее принципу Паули, то вполне могло бы случиться, что попавшие в ловушку атома углерода 6 электронов, даже с учетом их взаимного отталкивания, разместились бы в глубине потенциальной ямы в непосредственной близости от ядра Тогда такое образование повело бы себя как электрически нейтральное уже на малых расстояниях от центра Ловушка просто исчезла бы, и молекула не могла бы образоваться То обстоятельство, что электроны подчиняются принципу Паули и вынуждены располагаться на уровнях энергии атомов, постепенно приблЕжающихся к верхней части кулоновской потенциальной ловушкю>, приводит, во-первых, к характерному для изолированных атомов заполнению всех ловушек и, следовательно, к возникновению распределенного в пространстве всей [c.137]

Оболочечная модель ядра исходит из допущения, что в атомном ядре каждый нуклон движется до некоторой степени независимо в усредненном поле, образованном другими нуклонами. Такое поле напоминает самосогласованное поле, действующее на электрон в атоме, однако эта аналогия далеко не полная. В атоме основной вклад в среднее поле вносит атомное ядро. Из-за большой массы ядра по сравнению с массой электронов положение ядра можно считать фиксированным, а самосогласованное поле относительно устойчивым. В ядрах атома нет такого стабилизирующего центра, кроме того, ядерные силы обладают радиусом действия, лишь немногим превышающим среднее расстояние между нуклонами в ядре. В связи с этим роль остаточного взаимодействия в ядре сравнительно велика. Возможность введения однонуклонных состояний для описания свойств ядер облегчается принципом Паули изменение состояния движения отдельного нуклона происходит лишь в том случае, когда ему сообщается энергия, достаточная для перевода его в состояние, не занятое другими нуклонами. Поэтому средняя длина свободного пробега нуклона малой энергии в ядерном веществе равна приблизительно 20-10 см, т. е. значительно превышает диаметр ядра. [c.368]

Из дальнейшего приближенного расчета следует, что обозначаемые Т4- симметричные функции приводят к образованию химической связи ((жязующие орбитали), тогда как обозначаемые Ч/- антисимметричные функции не приводят (антисвязующие или разрыхляющие орбитали). Устойчивая молекула водорода получается тогда, когда оба электрона занимают связующую МО. Это возможно, согласно принципу Паули, только если оба электрона обладают антипараллельными спинами. [c.414]

Тогда же, в 1925г., Вольфганг Паули (1900—1958) предложил простой, но чрезвычайно важный принцип, получивший название принципа исключения, или принципа Паули. Согласно этому принципу, в атоме не может быть двух электронов с абсолютно одинаковым набором квантовых чисел, т. е. не может быть двух электронов в одинаковом состоянии. Так, в атоме гелия два электрона могут занимать наиболее устойчивую орбиту с п = 1, но, согласно принципу исключения, это может иметь место только в том случае, если спин одного электрона противоположен спину другого. Литий, элемент с атомным номером три, не может иметь трех электронов на орбите с ге = 1, поскольку третий электрон должен был бы ид1еть спин, параллельный спину первого электрона или спину второго электрона, а это не допускается принципом исключения. Атом лития, следовательно, в нормальном состоянии должен иметь 2 электрона на орбите с ге = 1, т. е. на более устойчивой орбите, и один электрон на менее устойчивой орбите с п = 2. [c.153]

Добавление атомов водорода, с превращением их 15-электронов в 2р-электроны, выгодно в энергетическом отношении до того мо.лгента, пока не образуются все восемь электронных орбит, допускаемых принципом Паули (две 2з и шесть 2р, или восемь орбит тетраэдрического типа). Когда это состояние достигается (в СН4), молекула, подобно ато.му неона, уже не способна к устойчивым соединениям с другими атомами или молекулами. Метан физически менее инертен, чем неон, потому что часть его положительного заряда — четыре протона — находится на перифершк Химически он также менее инертен. Малликен, в частности, расс.матриваетвопрос, почему. метан не способен далее превращаться в люлекулг) СН5, СН(, и т. д. Происходит это потому, что водородный электрон 5 должен был бы быть теперь возбужден не до состояния 2р, а до Зз, [c.186]

Отметим, что с этой точки зрения лиофобная система, как и эмульсия, может быть получена в термодинамически устойчивом состоянии, если вся поверхность ядра покрыта стабилизатором. В этом отнощении следует вполне согласиться с Лангмюром, который подчеркивает, что молекулы стабилизатора действительно могут скопляться на поверхности раздела в таком избытке, что межфазовое поверхноотное натяжение обращается в нуль, причем получается термодинамически устойчивая система, В которой капли не имеют тенденции коалесцировать Эта теория находится в полном согласии со всем имеющимся опытным материалом. Дюкло, Паули и их школа собрали в этом отношении чрезвычайно богатый опытный материал, который мы сейчас коротко и разберем. [c.250]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология