Резерфорда электронная структура

С открытием электрона Дж. Дж. Томсоном и установлением структуры атома Э. Резерфордом стало ясно, что основой классификации Д. И. Менделеева является электронная структура атомов и молекул. В 1916 г. Дж. Льюис опубликовал свою знаменитую статью, в которой некоторые химические свойства, рассмотренные Менделеевым, были изложены с помощью представлений о спаренных электронах, передаче-электронов и заполненных электронных оболочках. В част ности, в статье подчеркивалась особая устойчивость электронной пары и группы из восьми электронов (октет). В то время, когда Дж. Льюис предлагал свою электронную теорию валентности, физические основы его идей еще не были раскрыты. Эти идеи были развиты в следующем десятилетии. [c.3]

О СОСТОЯНИИ движения электронов. Действительно, для грубо качественных целей учитывать его не обязательно. Однако, чтобы иметь возможность подойти к объяснению явлений, связанных с электронными структурами, крайне важно знать энергию движения электронов. Примером этого является теория спектров. Первый успешный шаг к разрешению этой проблемы был в 1913 г. сделан Бором, приложившим квантовую теорию Планка к динамической модели атома водорода Резерфорда. [c.478]

С открытием электрона Дж. Дж. Томсоном и установлением структуры атома Э. Резерфордом стало ясно, что основой классификации Менделеева является электронная структура атомов и молекул. [c.103]

Со времен Резерфорда наши представления о структуре атома существенно расширились и несколько изменились. Из недавних исследований известно, что идея об электронах, вращающихся по орбитам, хотя и полезна, но слишком упрощена. Каждый электрон, как теперь считают, занимает в пространстве определенную область, в которой он проводит большую часть времени. Мы можем определить эту область, но положение электрона остается неопределенным. Однако представление Резерфорда о центральном массивном ядре, окруженном в основном пустотой, остается незыблемым. [c.312]

Э. Резерфордом (1911) ядерной модели атома, а Н. Бором (1913) — количественной теории атома водорода. К началу 20-х годов были разработаны основы электронной теории химической связи. Получили развитие учение о дипольной структуре молекул и теория межмолекулярного взаимодействия. В области химической термодинамики В. Нернстом были открыты важнейшие закономерности для низкотемпературных процессов и сформулирована тепловая теорема (1906). Это впервые дало [c.7]

Особенно убедительным доказательством сложной структуры атомов было открытие (А. Беккерель, 1896) явления радиоактивности (см. З.П) соединений урана, а затем (П. и М. Кюри, 1898) тория, радия и полония. Последующие исследования М. Кюри, П. Кюри и Э. Резерфорда позволили установить, что радиоактивное излучение неоднородно и состоит из 7-, р- и а-излучения. 7-Излучение — это электромагнитные колебания, сходные с рентгеновским излучением, р-излучение —поток быстро движущихся электронов, а-излучение — ионы гелия (Не +). [c.48]

Э. Резерфорд (1871- 1937) показал, что под влиянием магнитного поля радиоактивное излучение дифференцируется на сх-, Р и у-излучение. Неоспоримым фактом было то, что радиоактивное излучение связано со сложным процессом — расщеплением атомов. Это свидетельствовало о том, что атом неделим только химически, физически же делим и имеет дискретную структуру. Такой вывод еще более подкреплялся дальнейшим изучением катодных лучей, приведшим к открытию электрона, составной части атома. [c.28]

Строение атома по Бору. Планетарная модель Резерфорда, явившаяся научным обоснованием опытов по рассеянию а-частиц, противоречила факту устойчивого существования самих атомов. Дело в том, что движение электрона по орбите есть движение ускоренное. Но ускоренное движение электрона представляет собой переменный ток, который индуцирует в пространстве переменное электромагнитное поле. На создание последнего расходуется энергия электростатического взаимодействия электрона с ядром, в результате чего электрон должен двигаться по спирали (а не по замкнутой орбите) и упасть на ядро, что равносильно ликвидации атома. Расчеты показывают, что продолжительность жизни атома в таком случае должна быть порядка 10 с. В действительности же атомы — исключительно устойчивые образования. Кроме того, согласно планетарной модели энергия атома должна уменьшаться непрерывно (при движении по спирали) и атомный спектр должен быть также непрерывным. А опыт показывает, что все атомные спектры без исключения имеют дискретный (линейчатый) характер. Спектр же служит одной из важнейших характеристик вещества и отражает его внутреннее строение. Таким образом, планетарная модель противоречит также линейчатой структуре атомных спектров. Все эти факты свидетельствуют о том, что законы классической физики неприменимы для описания явлений атомного мира. [c.33]

Но структура атома стала известна только в начале XX в. благодаря работам Томсона, Резерфорда и Перрена. Знание структуры атома имело исключительно важное значение, поскольку оно позволило установить фундаментальную роль электронов в образовании молекул из атомов и способствовало прогрессу в изучении химической связи. Отметим совсем коротко, например, особую устойчивость-атомов, обладающих восемью электронами на внешней оболочке, и их инертность по отношению к химическим реакциям. [c.47]

Атомное ядро. Раннее развитие теории внутриатомной структуры во многом обязано открытию радиоактивности. Встречающиеся в природе радиоактивные элементы испускают три вида лучей, одни из которых, а-лучи, представляют собой атомы гелия с двойным положительным зарядом. Энергия частиц, из которых состоят а-лучи, очень велика, и их можно использовать для бомбардировки вещества с целью выяснения деталей строения атомов. Если эти снаряды , обладающие высокой энергией, направить на тонкий лист из любого вещества, то большая часть их пройдет через него без заметного отклонения — результат, который подтверждает, что внутриатомные частицы очень малы по сравнению с объемом свободного пространства, которое они занимают. Однако иногда а-частица довольно заметно отклоняется, как будто бы она прошла вблизи материальной частицы, которая ее сильно оттолкнула. На основании таких наблюдений Резерфорд разработал теорию строения атомов, в которой атомы рассматриваются как частицы, состоящие из положительно заряженного ядра, занимающего исключительно малый объем, и окружающих его электронов. [c.21]

Физические основания возможного объяснения существования изотопов прояснились с созданием модели атома Резерфорда (1911). В этой модели химические свойства связаны со структурой внешней, электронной оболочки атома, тогда как физические — заряд и масса — с его центральным ядром. [c.38]

В 1911 г. Э. Резерфорд, используя проникающую способность радиоактивного а-излучения, раскрыл внутреннюю структуру атома. Он обнаружил, что атом состоит из небольшого по объему (г=10 —10 см), но тяжелого положительно заряженного ядра, содержащего по существу всю массу атома, и электронов, движущихся в положительном поле этого ядра. Однако Резерфорд не объяснил, каким образом движутся электроны в атоме. Чтобы придать наглядность обнаруженной им структуре атома, он сравнил ее со структурой солнечной системы. Отсюда и пошло название планетарная модель , где ядро — солнце, а электроны — планеты. Такая модель не объясняла все же состояние электронов. Во-первых, было непонятно, почему электрон не падает на ядро, [c.45]

Радиоактивность. В 1896 г. французский ученый Беккерель открыл явление радиоактивности. Самопроизвольное испускание веществом трех видов излучения (потока электронов, потока положительно заряженных частиц и жесткого электромагнитного излучения) явилось доказательством сложности структуры атомов. Исследование этого явления позволило английскому физику Резерфорду сделать смелое заключение, что радиоактивность— это самопроизвольный распад атомов (1903 г.). Позднее английский ученый Содди доказал, что радиоактивное излучение сопровождает самопроизвольное превращение атомов одного химического элемента в атомы другого. [c.4]

Джозеф Джон Томсон (1856— 1Й0) — английский физик. Получил образование в колледже при Кембриджском университете. В 28 лет стал заве дывать знаменитой лабораторией Кавендиша при универ> ситете, основанной Максвеллом. Уже первые работы Томсона были значительным вкладом в науку. Он обосновал и развил электромагнитную теорию Фарадея—Максвелла, за 14 лет до Эйнштейна пришел к выводу, что инертная масса движущегося тела должна быть больше инертной массы этого тела в покое. Томсон вел обширные исследования электрических разрядов в газах и катодных лучах. В этой области он сотрудничал с такими видными учеными, как Резерфорд, Ланжевен, Вильсон, Астон. В 1897 г. Томсон открыл первую элементарную частицу — электрон, что позволило ему объяснить природу рентгеновских лучей, электропроводность металлов и другие явления. Существование электрона подсказало идею сложной структуры атома. Томсон [c.129]

Еще в начальный период бурного развития атомной физики в конце прошлого столетия появились первые указания на дискретность атомов — структурных элементов материи предполагалось, что атомы должны состоять из элементарных частиц. При этом важную роль сыграли открытие корпускулярной структуры электричества и доказательство существования свободных электронов. На основании закона электролиза, выведенного Фарадеем, Гельмгольц высказал предположение, что электрически заряженные частицы всегда переносят заряд, кратный элементарному заряду. Электроны — первые электрически заряженные свободные частицы, на которых были проведены исследования заряда, массы, магнитных и электрических свойств и т. д. Развитие методов ядерной физики и первые исследования действия радиоактивных лучей (гл. 4) привели к модели атома, состоящего из электронов и атомного ядра относительно большой массы, несущего положительный заряд (Резерфорд, 1911). Объяснение свойств атомов и связанных с ним частиц стало возможным впервые только на основе квантовой теории. В гл. 4 будут обсуждены свойства элементарных частиц и атомных ядер, важные для химии. [c.26]

Э. Резерфордом объяснено не было. Чтобы придать наглядность обнаруженной им структуре атома, он сравнил ее со структурой солнечной системы. Отсюда и пошло название планетарная модель , где ядро — солнце, а электроны— планеты. Такая модель, несмотря на свою наглядность, не объясняла все же состояние электронов. Во-пер- [c.26]

Нулевая группа была добавлена к периодической таблице после открытия Релеем и Рамзаем в 1894 г. и в последующие годы инертных газов — гелия, неона, аргона и др. Таблица, очень похожая по форме на приведенную в настоящей книге (табл. 4), была разработана в 1895 г. датским химиком Юлиусом Томсеном (1826—1909). После открытия электрона английским физиком Дж. Дж. Томсоном и разработки теории атома Эрнестом Резерфордом датский физик А. ван ден Брук высказал иредположение, что заряд ядра того или иного элемента (называемый теперь атомным номером) может быть равен порядковому номеру элемента в периодической системе. Английский физик Мозли занимался в то время определением точных значений атомных номеров многих элементов путем изучения их рентгеновских спектров, как описано в гл. IV. В 1922 г. Нильс Бор интерпретировал периодическую таб.дицу с точки зрения электронной структуры атомов (подробнее об этом см. гл. IX и X). [c.91]

Уже в 1911 г. Резерфорд предложил ядерную теорию атома. В 1916 г. были опубликованы знаменитые статьи Косселя [3] и Льюиса [4]. По представлениям этих авторов, электроны в атомах образуют концентрические оболочки первая из них содержит два электрона дублет), вторая и третья — по восьми. Количество электронов в более высоких оболочках не столь постоянно, однако последняя оболочка в атомах инертных газов всегда содержит восемь электронов [октет). Впоследствии бьисо доказано, что эти положения Косселя и Льюиса являются верными, хотя они были высказаны еще до открытия правил квантования. Предположения, выдвигаемые теорией Косселя о пространственном расположении электронов, отличаются от представлений Льюиса, но это различие несущественно. Общим для них, что весьма важно, является утверждение о наибольшей степени устойчивости и заполненности электронных оболочек в атомах инертных газов, а именно для гелия — двухэлектронная оболочка, для пеона — двух- и восьмиэлектронная оболочка и т. д. Для атомов других элементов, имеющих больше или меньше электронов, чем атом инертных газов, характерно стремление к отдаче или присоединению электронов с образованием электронной структуры инертного газа. Таким образом, можно было объяснить образование многих устойчивых ионов, например ионов калия, кальция, сульфид- и хло-рид-ионов и др. [c.13]

Заряд ядра атома, определенный в работах Мозли, Резерфорда и Чадвика и совпадающий с порядковым номером, присвоенным данному элементу Д. И. Менделеевым (Ван-дер-Брук), одновременно определяет число электронов в данном атоме в силу нейтральности атомной структуры. [c.44]

Укреплению представлений о сложной структуре атомов способствовало изучение двух новых видов излучений рентгеновских (Х-лучей), открытых немецким физиком В. Рентгеном в 1895 г., и радиоактивности, обнаруженной в 1896 г. французским физиком А. Бек-керелем. Первые возникали после облучения анода катодными лучами и обладали большой проникающей способностью. Радиоактивные лучи, выходившие из урана и его солей, испускались самопроизвольно и также проникали через непрозрачные преграды. Вскоре выяснилось, что под действием магнитного поля они расщепляются на три составляющие одна была заряжена положительно и слабо отклонялась, так как состояла из тяжелых ионизированных атомов гелия, другая была заряжена отрицательно и круто отклонялась, так как состояла из легких электронов, а третья не отклонялась вовсе. Выходец из Новой Зеландии, сотрудник Кавендишской лаборатории в Англии Э. Резерфорд назвал эти лучи соответственно а-, Р- и у-лучами. [c.69]

Поразительно, что еще в XIX в. химики сумели ввести такие понятия о структуре вещества, которые хорошо согласуются с современными представлениями, основанными на квантовой теории химической связи и на непосредственном определении структуры соединений методами дифракции электронов или нейтронов либо при помощи рентгеноструктурного анализа. Еще более поразительно то, что в появившейся в 1916 г. теории Косселя и Льюиса решающая роль в развитии представлений о возникновении химической связи отводилась электронам. (Напомним, что электрон был открыт Томсоном лишь за 19 лет до этого и что всего пятью годами раньше Резерфорд предложил планетарную модель атома.) Основными понятиями этой весьма успешной и продуктивной теории были электровалентность и ковалентность— качественные представления, которые до настоящего времени хорошо служат химии. На указанных представлениях о химической связи основана теория мезомерного и индуктивного эффектов, которая успешно применялась для объяснения данных, полученных в органической и неорганической химии (Робинсон, Ингольд, Арндт, Эйстерт). Несомненно также важное значение работ выдающихся ученых прошлого Кекуле, Купера, Бутлерова, Вернера и (по пространственному строению) Ле Бела и Вант Гоффа. [c.11]

Эта теория, возникшая после открытия электрона (Дж. Дж. Томсон, Кауфман) и дискретной структуры атолш (Резерфорд, Бор, Перрэн и др.), получила особенно быстрое развитие с появлением волновой механики (или квантовой механики). Эта новая наука о законах движения микрочастиц, основанная на гипотезе Луи де Бройля (1924 г.), позволила углубить знания физических законов, которым подчиняются электроны. [c.9]

Пример первого из них рассмотрен в работе Ю. Б. Ру-мера и А. И. Фета [11], едва ли не единственной в своем роде. В ней авторы приходят к таблице химических элементов, полученной без использования модели Резерфорда, из общих принципов симметрии, разработанных в теории адронов . Рассматривая атом как бесструктурную частицу (как бы не имеющую ядра и электронных оболочек) и применяя к нему общие принципы физики симметрии (кулоновское поле в развиваемую теорию входит неявно), Ю. Б. Румер и А. И. Фет показывают, что состояния такого бесструктурного атома должны изображаться векторами пространства, где определено некоторое представление группы Spin (4) . В результате математически очень сложного вывода получается модель, описывающая совокупность состояний бесструктурного атома , причем эта модель без сколь-либо заметных отклонений соответствует структуре периодической системы элементов. Чрезвычайно существенно, что исходным пунктом рассуждений является представление об атоме как [c.36]

Детали структуры ядра — область, которую изучают физики. При химическом подходе достаточно сказать, что ядро состоит из протонов и нейтронов, имеющих одинаковые массы. Заряд протона равен заряду электрона по величине и противоположен ему но знаку. Нейтрон — нейтральная частица. Он был открыт Чэдвиком в 1932 г., хотя Резерфорд предсказал существование нейтрона еще раньше. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов, и это число есть атомный номер. [c.18]

С другой стороны, многие достижения первоначальных исследований радиоактивности явились следствием уже сложившихся отдельных представлений учения о периодичности и прежде всего — существования определенной логически законченной структуры системы элементов. В самом деле, если бы к концу XIX в. не было сформулировано понятие о нулевой группе, то понять химическую природу а-частиц и радона оказалось бы, по-видимому, невозможно, что, безуслгвно, затруднило бы появление схемы радиоактивного распада, предложенной в 1903 г. Э. Резерфордом и Ф. Содди на примере превращения радия в радон и гелий. Равным образом, без предварительного открытия электрона трудно было бы уяснить, что представляют собой -лучи. Сам же факт испускания Р-частиц подтверждал идею об электроне как важнейшей составной части атомов. [c.239]

Энергия связи ядер. Как показал Резерфорд (стр. 486), размеры атомного ядра очень малы ( 10" см). Существует несколько доказательств того, что ядра атомов состоят не из протонов и электронов, а из протонов и нейтронов. Во-впервых, электроны не могут сохранять свою структуру внутри ядер кроме того, ядерные спины нельзя объяснить спинами протонов и электронов. Число протонов в ядре равно атомному номеру элемента Z, а число нейтронов равно (А—2), где А —массовое число (целое число, ближайшее к атомному весу). Природа сил, удерживающих протоны вместе, несмотря на их электростатическое отталкивание, до сих пор не вполне ясна . Стабильность ядра с определенным числом протонов зависит от числа нейтронов. На рис. 24-4 дана зависимость числа нейтронов А—2) в стабильных и радиоактивных ядрах от числа протонов X. По мере увеличения атомного номера число нейтронов, необходимых для стабильности атома, становится больше числа протонов. Все ядра, состоящие из 84 и более протонов, нестабильны и распадаются, пока не достигнут стабильной конфигурации нейтронов и протонов. [c.716]

Однако самое главное и принципиально важное Э. Резерфордом было сделано. Его планетарный атом, просуществовав примерно 20 лет, немало способствовал установлению новой дискретной квантовой картины мира, в которой главная роль отводится упоминавшимся в начале этого параграфа квантам Планка и соотношению Эйнштейна. К 1930 г. оказалось, что физики, опираясь на достижения математики, имеют в своих руках такое описание свойств атома, которое позволяет довольно точно определять состояние электронов и предсказывать индивидуальные характеристики атома. Появилось квантовомехапическое описание атома, которое сегодня считается общепризнанным (рис. 7). В его основе лежит полный отказ от законов классической физики в описании внутренней структуры атома. Нам придется в этом разобраться, так как цвет вещества зависит от того, как электроны взаимодействуют со световыми квантами. [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология