Уровни энергии водорода

Расчеты показали, что хотя ССП АО и отличаются от орбиталей атома водорода, но они характеризуются такими же квантовыми числами и сохраняют характер распределения электронной плотности, присущий атому водорода. В отличие от атома водорода энергия многоэлектронного атома зависит не только от главного квантового числа п, но и от побочного числа I. Уровень энергии с данным п расщепляется на подуровни, определяемые квантовым числом /. [c.23]

Если атом водорода поместить в сильное электрическое ноле, то его энергетические уровни расш,енляются, т. е. появляются новые уровни, лежаш,ие выше и ниже первоначальных (эффект Штарка). Разность между любыми двумя соседними уровнями пропорциональна напряженности ноля. Было показано [120, 133], что такое же действие могут оказывать электрические поля, создаваемые лигандами в области комплекса, где расположен центральный ион переходного металла. В частности, поле кубической симметрии, создаваемое шестью молекулами воды в вершинах правильного октаэдра вокруг иона Со +, расщепляет исходный одиночный уровень энергии на три уровня, причем расстояние между соседними уровнями составляет около 10 см , или 28 ккал. Эффект небольшого искажения правильного октаэдра можно учесть, вводя дополнительное ромбическое поле, которое накладывается на идеальное кубическое поле. Это приводит к дальнейшему расщеплению двух нижних уровней в триплеты, в каждом из которых расстояние между уровнями значительно меньше, как это показано на схеме [c.193]

Конечно, обычно для обозначения всех понятий используют более научный язык. Например, значения энергии, которой обладает атом, указывают на вертикальной шкале и называют уровнями энергии. На рис. 15-7 представлена схема уровней энергии атома водорода. Каждый уровень энергии характеризуется целым числом п, причем самый низкий уровенЬ имеет п—1. [c.385]

Уравнение (11.13) выражает наименьший (основной) уровень энергии в атоме водорода (п = 1). Знак минус означает, что для разведения электрона и протона на бесконечно большое расстояние требуется затрата энергии. Величина а = Л /4я%е совпадает с радиусом аналогичной орбиты в теории Бора. [c.12]

Определить энергию фотона (в электрон-вольтах), испускаемого атомом водорода при переходе его из возбужденного состояния в основное, если электрон при этом перескакивает с -уровня на К-уровень. Энергия возбуждения составляет 234,14 ккал/г-атом. [c.68]

Из уравнений (4,103) и (4.104) видно, что атомные уровни энергии водорода, приближенно равные Рц при Н- оо, расщепляются так, что один из новых уровней оказывается выше, а второй — ниже первоначального уровня. Величина расщепления определяется значениями и интеграла перекрывания 5, что иллюстрирует рис. 24. Величина матричного элемента Рх2 отрицательна, поэтому более низкой энергией обладает уровень ея- Благодаря знаменателю, равному (1 5), расщепление несимметрично относительно Гц, причем [c.113]

При таком распределении электронов атом углерода имеет четыре наполовину заполненные валентные орбиты. Состояние (37) менее устойчиво, чем (34), так как один электрон переходит с 25-уровня энергии на несколько более высокой 2р-уровень энергии. Этот процесс называется активированием электрона. С другой стороны, энергия активирования не очень велика, и благодаря этому атом углерода приобретает способность к образованию четырех ковалентных связей. Каждая ковалентная связь увеличивает устойчивость на большую величину, чем просто для компенсации энергии, затраченной на активирование одного из 25-электронов. По схеме (37) атом углерода может обобщить электроны, например, с четырьмя атомами водорода или четырьмя атомами фтора. Следовательно, углерод четырехвалентен [c.426]

В основном состоянии молекулы водорода результирующий спин электрона равен нулю. Это — синглетное состояние, и соответствующий уровень энергии не расщепляется в электрическом или магнитном полях. Основными состояниями большинства молекул, содержащих четное число электронов, являются синглетные состояния. Молекула водорода с одним электроном на связывающей орбитали и другим электроном с таким же спином на разрыхляющей орбитали находится в триплетном состоянии (разд. 12.23). [c.434]

Промежуточной стадии разряда. Это изменение свободной энергии и соответствующая ему величина равновесного потенциала зависят при выбранной температуре лишь от природы начальных и конечных продуктов электродной реакции. Уровень энергии сольватированного иона в данном растворителе и при данной концентрации водородных ионов остается постоянным. Сохраняется неизменным также и энергетический уровень водородного газа при определенном давлении. Энергетический уровень молекулярного газообразного водорода, который не связан с природой электродного металла, показан на рис. 71 горизонтальной линией Н2- Равновесный водородный потенциал, определяемый разностью уровней и А (или А ), зависит от природы растворителя, но не от природы металла. Для теории замедленного разряда важно не общее изменение энергии при катодном выделении водорода, но разность энергетических состояний частиц непосредственно перед актом разряда и сразу же после него. [c.361]

Орбиты. Рассмотрим самый низкий уровень энергии атома водорода, п = 1. Как мы только что узнали, должно быть п уровней с этой энергией поскольку п = 1, уровень будет лишь один. Это соответствует тому, что электрон находится в пространстве вокруг ядра, обладающем сферической симметрией, как показано на рис. 15-8. Такую орбиту называют 1з-орбитой, а электрон, перемещающийся по этой орбите, — -электроном. [c.391]

Для присоединения электрона ион должен быть поднят из глубокой потенциальной ямы , обусловленной низким уровнем потенциальной энергии сольватного комплекса. Но низкий уровень энергии в точке / (рис. 87) и означает высокую энергию активации. йУк, т. е. медленное течение соответствующей реакции восстановления. Это должно иметь особенно большое значение для разряда иона водорода, так как энергия гидратации протона очень велика (265 ООО кал/г-ион). [c.392]

Уравнение (4й) выражает наименьший (основной) уровень энергии в атоме водорода (п=1). Знак минус означает, что для разведения электрона и протона на бесконечно большое расстояние требуется затрата энергии. [c.12]

И Хо/), ДЛЯ построения диаграммы нам надо знать расстояние по вертикали между минимумами потенциальных кривых, т. е. знать соответствующие разности энергий. Примем уровень энергии газообразного водорода и воды в растворе, условно изображенный горизонтальной линией на рис. 1.3, за опорный уровень. Тогда равновесный уровень конечного состояния медленной стадии (1.25), т. е. адсорбированных водорода и воды, будет находиться на величину теплоты адсорбции одного грамм-атома водорода Ян ниже уровня (здесь Ян считается положительной, если при адсорбции теплота выделяется). От этой точки и строим потенциальную кривую конечного состояния Uf (X). [c.19]

Электрон в атоме водорода занимает определенный энергетический уровень, который является наинизшим, если атом не возбужден и находится в изолированном состоянии. При сближении двух атомов их электроны испытывают притяжение со стороны обоих ядер, которое возрастает по мере уменьшения расстояния между ними, и в пространстве между ядрами уровень энергии электрона понижается. Вследствие этого объединение двух ядер и одного электрона в единую систему — энергетически выгодный процесс. Присутствие второго электрона усложняет картину вследствие взаимного влияния электронов. Как известно, обладая отрицательным зарядом, электроны отталкиваются друг от друга. Этот эффект называется корреляцией зарядов. Но, кроме этого, собственное электромагнитное поле электрона определяется его спином. Электроны с параллельными (одинаково направленными) спинами отталкиваются друг от друга, а электроны с анти-параллельными спинами сближаются, стягиваясь в электронную пару. Этот эффект называется корреляцией спинов и в совокупности с корреляцией зарядов определяет суммарный эффект взаимного влияния электронов — корреляцию электронов. [c.50]

Такая диаграмма очень полезна при рассмотрении атомных спектров. Представим себе электрон на 2/ -орбитали водорода. Энергия этого атома на 78,4 ккал/моль ниже энергии изолированных протона и электрона. Теперь предположим, что атом перешел в некоторое более низкое энергетическое состояние, испустив энергию. И квантовая механика, и эксперимент утверждают, что возможно только одно такое состояние, а именно орбиталь Is. Этот самый низкий уровень энергии расположен на 313,6 ккал/моль ниже нашей точки отсчета. Следовательно, атом может осуществить переход 2р-> Is, только излучая свет с энергией, равной разности указан- [c.40]

Поскольку мы рассматриваем связанные состояния атома водорода и за нулевой уровень энергии принято состояние, когда электрон находится на бесконечном расстоянии от ядра, энергия Е является отрицательной величиной. Поэтому переменная е и постоянная X являются действительными величинами.) При этом мы получаем [c.164]

На рис. 52 приведено описание орбит электрона в атоме водорода, основанное на изложенных выше соображениях. Однако читатель должен ясно понимать, что эти графики являются лишь абстракциями, которые нельзя подтвердить экспериментально, согласно принципу неопределенности (см. гл. 6). Тем не менее они полезны для читателя тем, что дают качественное представление о состояниях атома водорода и других атомов. Читатель должен обратить внимание на то, что они совершенно отличны от изображений атома водорода, которые первоначально дали Бор и Зоммерфельд. В частности, если бы Зоммерфельд не исключил произвольно линейные орбиты, то низший уровень энергии атома водорода был бы вырожденным и состоял из одного s-состояния и трех р-состояний [соответственно /е=1, / = 0 и /г = О, 1= в формулах (Ж-3)]. [c.170]

Теория строения атома водорода, разработанная Бором (1913), сочетала ядерные представления с квантовой теорией. Она позволила установить основные законы движения электронов в атомах и связала их с природой образования спектральных линий. Очень существенным было принятие прерывности энергетических характеристик электронов атома, что соответствует их расположению слоями или оболочками вокруг ядра. Главное квантовое число характеризует номер электронной оболочки, в которой движется электрон, или его уровень энергии. [c.54]

Таким образом, метод МО ЛКАО, примененный к двум АО водорода фА, и фв, дает две различные MO Va и ув. Согласно общим принципам квантовой механики каждой волновой функции отвечает соответствующий уровень энергий. Процесс образования молекулы на основе метода МО удобно представлять энергетической диаграммой (рис. 4.26). Горизонтальные черточки по краям диаграммы обозначают одинаковые энергии изолированных атомов. В середине диаграммы обозначены нижний уровень энергии Е для связывающей и верхний уровень Et для разрыхляющей орбитали молекулы. [c.183]

Из числа различных физических величин, обусловливающих значение изотопного эффекта, здесь следует указать только на наиболее важную, а именно на нулевой уровень энергии соответствующей связи. В квантовой теории этим термином обозначают нижний энергетический уровень колебаний связи, поскольку он не может быть преодолен и при абсолютном нуле. Даже при комнатной температуре преобладающая часть всех связей находится на этом уровне. Энергия нулевого уровня пропорциональна частоте колебаний, которая, в свою очередь, обратно пропорциональна корню квадратному из величины приведенной массы. В первом приближении изотопный эффект водорода, как это следует из уравнения (13), зависит от нулевого уровня энергии ( и °) [c.174]

Уровень энергии, выражаемый равенством (I, 45), совпадает с наименьшим уровнем, найденным в классической теории Бора. Он называется основным уровнем обозначим его Е . Можно показать, что высшие так называемые возбужденные уровни энергии атома водорода выражаются формулой [c.30]

Водород-восстановитель, в частности, превращает ЫАВР в NADPH, значительно поднимая электронный уровень энергии этого соединения. [c.357]

Работа галиевого детектора основывается на эффекте Пеннинга. В камере находится источник р-излучения. Электроны атома гелия (газа-носителя) в результате столкновения с р-частицами переходят на более высокий энергетический уровень. Энергия возбуждения больше энергии ионизации молекул примеси, поэтому при столкновении возбуждаемых атомов гелия с этими молекулами происходит их ионизация. Величина ионизационного тока характеризует количество примесей. Важной особенностью гелиевого детектора, является то, что он позволяет определять такие примеси постоянных газов, как азот, кислород, водород и т. п. Чувствительность гелиевого детектора достигает объемной концентрации 10" %. [c.402]

Согласно (11.14) энергия атома водорода в разрешенных состояниях зависит только от квадрата целых чисел п, которые называются главными квантовыми числами. Уровни энергии, определяемые значениями и=1, 2, 3, 4, 5, 6, обозначают К, L, М, N, О, Р,. .. (рис. 16). Если принять я= 1, то fl = 13,6 эВ. Этот уровень энергии самый низкий для атома И, прочность связи электрона с ядром наибольшая. Для перехода в другое состояние требуется затратить энергию на возбуждение (нагреванием, элек- [c.73]

Правила отбора, отражающие закономерности переходов в спектрах комбинационного рассеяния, можно лучше всего понять с практической и теоретической точек зрения, рассмотрев некоторое воображаемое третье состояние рассеивающе молекулы, занимающей уровень энергии, отличающийся от участвующих в переходе уровней. Тогда правило отбора можно сформулировать следующим образом переход между состоянием а и состоянием Ь реализуется только в том случае, если каждое из этих состояний может комбинироваться с третьим состоянием с. Из данных, полученных при изучении инфракрасных спектров, известно, что в случае хлористого водорода, например, могут происходить только переходы, для которых соблюдается соотношение Они дают начало ветвям Р и 7 , но ветвь Q отсутствует, так как переходы с А/=0 запрещены. Возвращаясь к спектру комбинационного рассеяния, будем считать молекулу в нижнем энергетическом состоянии вра-щательно возбужденной до гипотетического состояния с, соответствующего переходу А7=+ 1. Из этого состояния возможны переходы с А/= 1 отсюда [c.431]

Это расщепление уровней энергии на подуровни немецкий физик А. Зоммерфельд в 1915 г. объяснил тем, что электроны вращаются не по круговым, как в теории Бора, а по эллиптическим орбитам, причем, чем ниже уровень энергии электрона, тем больше вытянута его орбита. Орбиты с самой высокой энергией при данном п являются круговыми и поэтому совпадают по энергии с орбитами атома водорода. Кроме главного квантового числа из теории Бора, Зоммерфельд ввел побочное, или орбитальное число I, показывающее квантование вытя-нутости эллиптической орбиты. [c.76]

Гелий, есмотря на сравнительно высокую стои.мость, широко используется в хроматографии как газ-носитель. Его теплопроводность лишь немногим меньше, чем у водорода, чувствительность катарометра на этом газе в среднем на порядок выше, чем на азоте. Гелий также используется в ионизационных детекторах для определеиия микропри.месей перманентных газов. Так как гелий по сравнению с аргоном имеет значительно более высокий уровень энергии метастабильных атомов, все перманентные газы могут быть ионизированы. Однако для этих целей требуется высокочистый гелий. Поэто.му газовые линии прибора должны быть полностью свободными от течей, так как любые примеси, кроме неона, увеличивают фоновый ток гелиевого детектора. Даже ультрачистый гелий, содержащий менее 10 ppm примесей, нуждается в дополнительной очистке. [c.15]

Электронная структура атомарного кислорода представлена на рис. 52,а. Точки на рисунке обозначают не положения электронов, а только число их иа определенной орбите. Вышеупомянутая /(-оболочка содержит два электрона в так называемой 15-орбите. Эта орбита (так же как и все -орбиты) сферически симметрична в отношении ядра. Показанная -оболочка содержит четыре орбиты 2 , 2р , 2р, и 2 р,, из которых каждая может содержать два электрона. 25-орбита является сферически симметричной, тогда как р-орбиты ориентированы вдоль координата, у и г. Уровень энергии 25-орбиты заметно ниже уровня равноэнергетическнх р-орбит. Поэтому уровень 2з заполнен двумя электронами, тогда как остальные четыре могут быть распределены между 2р-орбитами. Эти четыре электрона распределены таким образом два находятся в одной р-ор-бите и по одному в каждой из остальных р-орбит. Изложенное выше является упрон1,енным описанием подроб]ЮЙ электронной структуры нейтрального атома кислорода в его основном или наииизшем энергетическом состоянии. Возможность вхождения электрона в каждую из двух не полностью занятых 2р-орбит, например путем деления электрона или перекрывания орбиты другого атома, создает возможность образования химической связи. Нейтральный атом водорода описывается просто как ядро, окруженное 15-орбитой, содержащей один электрон. [c.268]

Для частного случая соединения атомов кислорода друг с другом или с атомами водорода можно получить достаточно удовлетворительное представление о структуре образовавшейся молекулы путем рассмотрения 2р-орбнт кислорода. 15-орбита кислорода может быть совершенно оставлена без внимания, а влияние 2б -орбиты на химическую связь за счет образования связей первичной валентности в первом приближении ничтожно мало. В частности, можно при качественном описании характеристики валентности кислорода оставить без внимания явление гибридизации, при которой уровень энергии 2 -электронов повышается так, что они могут участвовать вместе с 2р-электро-нами в направленных орбитах. Для других элементов, например азота и углерода, гибридизацией уже нельзя пренебречь. [c.268]

Прежде чем приступить к изложению и обсуждению дальне -ших результатов, целесообразно обратить внимание на отличие эффектов растворителя в электрохимической кинетике от соответствующих эффектов в кинетике гомогенных химических реакций. В химической кинетике при изменении природы растворителя мы сталкиваемся в первую очередь с изменением энергии сольватации исходных веществ и продуктов реакции. Эти изменения могут быть довольно большими, и они маскируют при этом более тонкие эффекты, определяемые изменением энергии реорганизации. В электрохимических же реакциях положение существенно иное. При равновесном потенциале свободная энергия исходного состояния — например, сольватированный ион водорода - - электрон в металле, и конечного состояния (газообразный Нг) равны, и это равенство сохраняется при замене одного растворителя на другой. Иными словами, изменение энергии сольватации при переходе от одного растворителя к другому автоматически компенсируется вызванным этим изменением сдвигом равновесного скачка потенциала металл — раствор, так что уровень энергии исходного состояния в целом не меняется. Таким образом, сравнение кинетики в разных растворителях при равновесном потенциале — или, в более общем случае, при одинаковом перенапряжении — есть сравнение в изоэнергетическнх условиях. Поэтому отвечающая этим услови-ЯхМ реальная энергия активации непосредственно не зависит от энергии сольватации реагирующих веществ [41]. Следовательно, электрохимическая кинетика в принципе предоставляет нам уникальную возможность сравнивать реакции в разных растворителях таким образом, что единственным наблюдаемым эффектом оказывается изменение энергии реорганизации (под реорганизацией здесь подразумевается изменение любых координат, приводящее к реакции — это может быть переориентация диполей, перестройка химических связей и т. п.). [c.37]

Интересно отметить, что ннезапное увеличение стабильности 4/-орбит у лантана сопровождается уменьшением энергии высших [-уровней. Объясните это. (Следует также указать, что /з/-уровни элементов, находян1ихся рядом со ртутью, имеют почти точно такую же энергию, как п—I) [-уровни элементов, расположенных перед цезием. Имеется аналогичная, хотя и менее отчетливая тенденция к проявлению такого эффекта и у -уровней после каждого ряда переход 1Ых элементов, и можно даже заметить следы такого эффекта у р-уровней. Так, пр-урове>п. между кальцием и цинком имеет примерно такую же энергию, как (п —2) р-уровень у водорода пр-уровень между стронцием и кадмием имеет приблизительно такую же энергию, как (п 3)р-уровень у водорода, а нижние пр-уроппи между барием и чутью имеют приме )но такую же энергию, как п — 4)р-уровпи у водорода. Это интересное явление не имеет простого объяснения.) [c.248]

В соответствии с новым методом мы рассматриваем проблему двух атомных ядер и прибавляем электроны в молекулу последовательно один за другим, точно так же, как это было сделано при обсуждении построения периодической системы элементов, когда последовательное прибавление электронов производилось к системе с одним атомным ядроль Введение первого электрона на низший уровень энергии приводит к образованию молекулярного иона водорода, имеющего кривую потенциальной энергии (если пренебрегать межядерным отталкиванием), изображенную на рис. 44, а. Напомним, что нулевое значение энергии соответствует энергии изолированных друг от друга электронов и ядер. Введение второго электрона на низший уровень энергии должно дать кривую, расположенную вдвое ниже кривой а, рис. 44, при условии, что взаимодействием электронов можно пренебречь. Потенциал отталкивания, характеризующий ядра, остается при двух [c.143]

А. Т. В а г р а м я п. По поводу выступления А. Н. Фрумкина. Теория замед-леппого разряда учитывает энергию перехода иопов из раствора па поверхность металла. Этот переход наглядно демонстрируется потенциальными кривыми ионов и адсорбированных атомов водорода. Минимумы па этих кривых соответствуют равновесному состоянию в первом случае — энергии ионов в растворе и во втором случае — энергии адсорбированных атомов па поверхности электрода. Потенциальные кривые показывают, что энергия активации при протекании процесса в прямом и обратном направлении не одинакова, так как уровень энергии (положение минимума) различен. Следовательно, из теории замедленного разряда не вытекает, что энергия активации. для прямого и обратного процессов должна быть одинаковой в случае, если процесс протекает с большим перенапряжением, что также было отмечено А. П. Фрумкиным. [c.576]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология