Гелий экранирование ядра

Литий имеет три электрона, два из которых находятся на уровне 15, а третий — на уровне 2 (п=2, /=0). Так как 25-электрон расположен гораздо дальше от ядра и частично экранирован двумя внутренними электронами от заряда ядра, равного +3, этот внешний электрон легко удалить и получить ион с электронным строением гелия. При переходе от лития к неону надо расположить восемь элементов этот ряд заканчивается неоном, который характеризуется устойчивой конфигурацией с восемью электронами (п=2). Следующий элемент, натрий, имеет один 35-электрон (п = 3, 1—0), который экранирован 10 внутренними электронами от заряда ядра, равного +И1 поэтому этот электрон связан слабо. [c.400]

Рассмотрим для примера с этой точки зрения атом гелия в основном состоянии. Если бы в нем совсем не было межэлектронного взаимодействия, то оба электрона находились бы на орбитали с п = 1 в поле заряда 2 = -1-2 и по формуле (2) имели бы энергию Е = = -13,6 4 = -54,4 эВ, равную экспериментально определенному потенциалу ионизации одноэлектронного иона Не . Другой крайний вариант - идеальное экранирование заряда ядра одним электроном по отношению к другому, который тогда испытывал бы действие заряда ядра, уменьшенного ровно на единицу, т. е. ядра с [c.34]

Функция (6.12) представляет собой собственную функцию водородоподобного гамильтониана с зарядом ядра (частично экранированного). Соответствующее ей собственное значение энергии равно —- /2. Рассматривая основное состояние атома гелия, будем предполагать, что оба его электрона описываются [c.106]

При рассмотрении атома гелия мы указывали, что вследствие экранирующего влияния орбит друг на друга истинные волновые функции гораздо менее сконцентрированы около ядер, чем можно было бы ожидать на основании водородоподобных волновых функций, выведенных при пренебрежении всеми отталкиваниями электронов. Заменив истинный заряд ядра I в экспоненциальном члене водородоподобных орбит на эффективный заряд ядра (2 — 5), можно получить менее сконцентрированную около ядра орбиту, и таким путем мы должны получить лучшее представление истинной волновой функции. Постоянная 5 называется постоянной экранирования, и ее значение должно меняться при переходе от одной орбиты к другой. Это, по существу, среднее число электронов, находящихся в области между данной орбитой и ядром. [c.252]

Естественно, что такая сокращенная форма таблицы не имеет каких-либо преимуществ перед обычной развернутой таблицей, однако она четко-выявляет дифференциацию строения двух электронных оболочек, находящихся под самыми внешними электронами, а следовательно, и причину отличия свойств водорода, лития, натрия от свойств тяжелых щелочных металлов в первой группе. Она указывает также на особую роль гелия,, являющегося не только первым наиболее легким инертным газом, но и элементом, которым начинаются почти совершенно не похожие на него во всех отношениях, кроме строения внешней электронной оболочки, щелочноземельные металлы. В этой таблице очень ясно видна значительная разница между электронным строением бериллия и магния и заметное отличие магния от щелочноземельных металлов. Чем левее расположен элемент в I и II группах этой таблицы, тем слабее связь его внешних электронов с ядром, экранированным в той или иной степени внутренними оболочками. Мерой прочности этой связи и металличности элемента может служить потенциал ионизации, т. е. энергия, которую необходимо затратить на отрыв внешних электронов. Ионизационные потенциалы, соответствующие отделению последнего валентного электрона или всех внешних электронов (см. рис. 2), подтверждают правильность смещения элементов в I и II группах на основании анализа их внешних электронных конфигураций. Эти смещения отражают различное экранирование заряда ядра внутренними электронными оболочками и дают объяснение различий свойств элементов с одинаковым строением внешних оболочек. Наиболее разительной оказывается разница между водородом и литием с одним электроном на внешней s-оболочке и между гелием и бериллием с двумя электронами на внешней s-оболочке. У более тяжелых элементов эта разница не столь велика, но также может быть весьма существенной. [c.30]

Теперь рассмотрим, как проявляется различное строение внутренних электронных оболочек атомов инертных газов на их параметрах и характеристиках, включая химические свойства. Прежде всего оказывается, что возрастание атомного радиуса от гелия к радону не происходит монотонно с увеличением атомного номера, а обнаруживает совершенно закономерные изломы (рис. 26). Атомные радиусы аргона и ксенона оказываются повышенными, а неона, криптона и радона уменьшенными по сравнению с общим монотонным возрастанием. Аналогично изменяются параметры решеток неона—радона, а также их атомные объемы и первые ионизационные потенциалы, характеризующие энергию связи электронов внешней -оболочки с ядром, по-разному экранированным внутренними оболочками. С возрастанием атомного номера от гелия к радону потенциалы ионизации понижаются, но опять-таки немонотонно, с теми же характерными изломами, что и атомный радиус. Плотности инертных газов в твердом и в жидком состояниях [80] изменяются более монотонно (см. рис. 26), однако показывают слабые, но столь же закономерные отклонения от монотонного изменения, что и атомные радиусы. При переходе к плотности жидкости в критических условиях начинает превалировать монотонное изменение свойств, которое для газообразного состояния превращается уже в монотонное изменение, такое же, как увеличение атомного веса с возрастанием атомного номера. [c.94]

У лития три электрона, два из них находятся в состоянии 1 , третий — в состоянии 2,8 п = 2, I = 0). Так как 25-электрон находится гораздо дальше от ядра и частично экранирован от его заряда -1-3 двумя внутренними электронами, то его можно легко удалить. При этом получается ион с электронной структурой гелия. При переходе от лития к неону [c.501]

Учет строения электронных оболочек, находящихся под внешними незаполненными оболочками, приводит к необходимости определенных смещений всех элементов в вертикальных рядах аналогов в соответствии с различной степенью экранирования ядра внутренними электронами или, точнее, в соответствии с различной энергией связи внешних электронов с ядром и внутренними электронными оболочками. Такое смещение необходимо прежде всего сделать для водорода, гелия (1-й период), всех элементов 2-го и 3-го периодов и для легких Зd-пepexoдныx металлов 4-го периода . Смещения лантаноидов и актиноидов с заполняющейся первой половиной 4/- и 5/-подоболочек относительно членов этих семейств с заполняющейся второй половиной /-подоболочек приводит к четкому разделению цериевых и иттриевых редкоземельных металлов и соответствующему разделению актиноидов. Анализ строения внутренних оболочек приводит одновременно к смещению всех остальных элементов периодической системы. [c.46]

Атом лития, следующий за гелием в периодической системе, содержит три электрона. По принципу минимума энергии два из них расположатся, как и в атоме гелия, на 18-орбитали. Третий электрон в соответствии с принципом Паули должен располагаться на АО с п = 2. Однако таких возможностей две - 2з- и 2/>-орбитали, и электрон будет иметь меньшую энергию на той из них, где он будет испытывать действие более высокого эффективного заряда. Рассмотрим с этой точки зрения кривые распределения электронной плотности в атоме лития в зависимости от расстояния от ядра (рис. 2.11). Из этих кривых хорошо видно, что замкнутый слой 1з расположен гораздо ближе к ядру, чем основная плотность 2з- или 2/>-электрона. Однако внутренний максимум 2з-электрона практически полностью проникает в 1й-электронную плотность в близкой к ядру области, и определенная часть его плотности чувствует на себе почти полный зяряд ядра 2 = +3. Единственный максимум 2/>-электрона далек от ядра, а в области сосредоточения 1й-элек-тронов находится лишь незначительная его часть. Следовательно, в атоме лития электрон на 2з-орбитали испытывает на себе действие несколько более высокого эффективного заряда, он несколько хуже экранирован от ядра 1й-электронами, чем электрон на 2/>-орбитали, и прочнее связан с ядром. Соответственно, в основном состоянии атом лития будет иметь электронную конфигурацию 18 28 а конфигурация 1з 2р отвечает возбужденному состоянию. [c.35]

Эффект экранирования. Для того чтобы объяснить отмеченные выше тенденции и закономерности, логично предположить, что влияние, которое положительный заряд атомного ядра оказывает на электроны внешней оболочки, частично экранируется более глубоко лежащими электронами. Взаимодействие между электронами и атомным ядром является кулоновским, и его энергия пропорциональна заряду ядра и обратно пропорциональна расстоянию между ядром и электронами [E Ze jr). Это расстояние определяется главным и азимутальным квантовыми числами. Так как между орбиталями Н и Не нет разницы, а заряд ядра Не в 2 раза больше, чем ядра Н, то следует ожидать, что у Не энергия взаимодействия между ядром и электронами (выражающаяся в потенциале ионизации 1 ) будет превосходить энергию атома водорода в 2 раза. Однако отношение экспериментальных величин для Не (24,58 эВ) и Н (13,60 эВ) отлично от 2. Когда Не превращается в Не+, то остается еще 1 электрон, и первый потенциал ионизации гелия 1 соответствует взаимодействию между системой [Не + + е ] п электроном е- Таким образом, действие электрона, сохраняющегося в ионе, проявляется в том, что он в некоторой степени ослабляет эффективную величину положительного заряда атомного ядра. Если эффективный заряд ядра выразить в виде 2эфф = (Z — s), то S соответствует доле, приходящейся на экранирование, вызванное остающимися электронами, и ее назы- [c.68]

Экранирование, выраженное в числе скомпенсированных ядерных зарядов, равно у гелия 2—1,345 = 0,655, у лития 3 — 1,26=1,74. В случае гелия имеем малое экранирование эквивалентным электроном, т. е. электроном того же 1.9-слоя у лития экранирование более полное, так как производится законченной оболочкой внутренних электронов, лежащих ближе к ядру, чем отрываемый внешний электрон. Каждый из вцутрен-них электронов лития экранирует 0,87е+, тогда как у гелия один эквивалентный электрон экранировал только 0,655е+. [c.16]

ПЛОТНОСТИ 25- или 2р-электрона лежит внутри электронной плотности 15-электронов. Если провести точные вычисления, то окажется, что 25-орбиталь проникает через 15-орбиталь больше, чем 2р-ор-биталь. Поэтому электрон на 25-орбитали женее экранирован 15-электроном от влияния заряда ядра, чем 2р-электрон. Следовательно, если ]s-орбиталь занята, то 25-орбиталь будет иметь меньшую энергию, чем 2р-орбиталь. Разности энергий для гелия и лития в соответствующих электронных конфигурациях приведены ниже Разность энергии [c.53]

То же самое можно сказать иначе. Если бы не имело места проникновение второго электрона в облако 15, то 18-электрон вел бы себя электростатически так же, как если бы он был полностью сконцентрирован у ядра. При этом дело представлялось бы так, как если бы ядро имело порядковый номер Z— ) вместо 2. При наличии проникновения в 15-облако экранирование не может быть столь эффективный. Поэтому 2з-электрон экраниро ван менее эффективно и связан более прочно, чем 2р-электрон в атоме гелия. [c.226]

Интересно рассмотреть энергию атома гелия в ее низшем состоянии. Энергия, необходил1ая для удаления второго электрона, составляет 24,5 вольта эта величина находится между энергией в 13,5 вольта, необходимой для удаления электрона из атолш водорода, и энергией 54,1 вольта, необходимой для удаления первого (остающегося) электрона . Как и следовало ожидать, эта величина является промежуточной. Если бы первый электрон полностью экранировал второй от половины заряда ядра, то энергия удаления второго электрона была бы в точности такой же, как энергия, необходимая для удаления электрона из атома водорода, а если экранирования вовсе не было бы, для удаления второго электрона потребовалось бы столько же энергии, сколько и для удаления первого. Однако следует отметить одно обстоятельство оба электрона в атоме гелия, поскольку они оба находятся в Is-состоянии, совершенно одинаковы, и можно считать, что они экранируют друг друга, хотя это и не следует в достаточно ясной форме из данного налш приближенного представления об электроне, вращающемся в поле ядра, и всех остальных электронов. Электрон, который удаляется первым, требует 24,5 вольта, а оставшийся требует 54,1 вольта. Данный случай наименее пригоден для нашего приближенного метода рассмотрения, так как атом гелия является единственным, у которого все электроны находятся в одинаковом состоянии. Атом гелия будет еще рассматриваться более подробно в гл. X. [c.97]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология