Гелий модель атома

Для оценки эффектов многократного рассеяния полезна модель, предложенная Коэном. Данная модель основывается на применении схемы Вигнера — Зейтца к электрону в кристалле гелия. Каждый атом гелия представляется как твердая сфера с радиусом, равным длине рассеяния. Электронная волновая функция при этом равна [c.165]

Таким образом, теперь ясно видна необходимость использования трех квантовых чисел для описания энергии электрона. Каждое новое квантовое число вводилось для удовлетворения требований эксперимента. Однако даже с этими тремя квантовыми числами невозможно было полностью объяснить линейчатые спектры. Например, действие слабого магнитного поля приводит к так называемому аномальному эффекту Зеемана, который нельзя было понять на основе модели Бора — Зоммерфельда. Кроме того, у атома Бора и его вариантов было множество других недостатков. Одним из них, и, по-видимому, наиболее существенным, была невозможность применения теории Бора к более сложным атомам. Приложение ее к спектру даже такого простого атома, как атом гелия, приводило к полной неудаче, и все попытки понять основы периодической системы в рамках модели Бора были безуспешны. Это показывает, что все вышеизложенное верно только для одноэлектронной системы. Такое ограничение не имеет смысла, и поэтому очевидна необходимость найти что-то лучшее. [c.37]

Атом давно перестал быть неделимым. После открытия естественной радиоактивности, катодных лучей и электронов были предложены первые модели строения атомов. Согласно модели первооткрывателя электрона Томсона (1904) атом представляет собой сферу положительного электричества одинаковой плотности пО всему объему диаметром порядка 0,1 нм. Электроны как бы плавают в этой сфере, нейтрализуя положительный заряд. Колебательное движение электронов возбуждает в пространстве электромагнитные волны. Экспериментальную проверку этих наглядных представлений предпринял английский физик Эрнест Резерфорд в-своих знаменитых опытах по рассеянию а-частиц (ядра атома гелия). Схема установки Резерфорда (1907) приведена на рис. 8. Радиоактивный препарат Р излучает а-частицы ( снаряды ) в виде узкого пучка, на пути движения которого ставится тонкая золотая фольга Ф. Регистрация а-частиц, прошедших через фольгу, производится микроскопом М на люминесцирующем экране Э по вспышке световых точек сцинтилляция). Если модель атома Томсона верна, а-частицы не могут пройти даже через очень тонкую фоль- [c.31]

На рис. 2 схематически изображено строение атомов водорода, гелия и лития. Атом самого легкого элемента — водорода состоит из двух частиц. Вокруг ядра вращается один электрон. Вокруг ядра гелия вращаются уже два электрона, вокруг ядра лития — три. Чем тяжелее атом, тем сложнее его строение. Например, кислород, занимающий восьмое место в периодической системе элементов, имеет восемь электронов два из них вращаются на /С-оболочке, остальные шесть— на -оболочке. Конечно, приведенные модели атомов отражают их строение весьма схематично. На самом деле прост- [c.18]

Многоэлектронные атомы. Поскольку волновые уравнения многоэлектронных атомов не решены, приходится обратиться к водородному атому, как к модели, чтобы получить приближенно более сложные решения для других систем. Предполагается, что каждый электрон описывается волновой функцией но форме, подобной функции, применимой к атому водорода. Так, два электрона гелия занимают 1х-орбиту, и каждый обладает различной спиновой функцией. [c.109]

Описанная выше модель весьма сходна с методом различных орбиталей для различных спинов , впервые примененным к атому гелия, у которого расщепляется замкнутая оболочка так, что образуется незамкнутая оболочка 1/ 15". Расширение этого метода приводит к неограниченному методу Хартри — Фока. [c.25]

Во всех остальных случаях, включая и такие простейшие системы, как атом гелия или молекула водорода, возможно только то или иное приближенное решение. При этом математическая форма записи результата, получаемого для одной и той же молекулы, зависит от метода, использованного для получения этого приближенного решения. Вследствие этого присвоение конкретного смысла отдельным членам в математической записи разных приближенных решений неизбежно вносит определенный произвол в итоговую физическую модель. Это тем более существенно, что для органической химии чаще всего представляет главный интерес не сам численный результат, а именно,те модельные представления, которые могут быть получены, исходя из формы записи решения квантовохимической задачи. Поскольку такие модельные представления будут далее широко использоваться, то с самого начала полезно иметь в виду их приближенный характер. [c.28]

Томсон в 1904 г. математически разработал аналогичную модель атома. Его статья имеет очень выразительное заглавие О строении атома исследование устойчивости и периодов колебания совокупности корпускул, расположенных с равными интервалами по окружности круга с применением результатов к теории атомного строения [2]. Согласно Томсону, положительный заряд атома распределен равномерно по всему его объему, тогда как корпускулы (так Томсон называет электроны) занимают внутри атома некоторое определенное положение. Томсон показывает расчетом, что такая модель атома может быть устойчива лишь при расположении корпускул либо в серии концентрических колец (если корпускулы вынуждены двигаться в одной плоскости), либо в ряде концентрических сфер (если допустить, что они могут двигаться во всех направлениях). Стабильность кольца (или сферы) достигается только при определенном числе корпускул в них в этом случае атом не способен удерживать дополнительно ни положительный, ни отрицательный заряд. Распределив все атомы в ряд (следуя порядку увеличения числа корпускул), мы получим сначала систему, которая ведет себя подобно атому одновалентного электроположительного элемента следующая система ведет себя подобно атому двухвалентного электроположительного элемента, в то время как на другом конце ряда у нас имеется система, которая ведет себя подобно нульвалентному атому ей непосредственно предшествует система, которая ведет себя подобно атому одновалентного электроотрицательного элемента, тогда как ей в свою очередь предшествует система, ведущая себя подобно атому двухвалентного электроотрицательного элемента [там же, стр. 262]. С глубокой проницательностью Томсон проводит далее аналогию между таким накоплением корпускул и свойствами элементов в двух первых периодах от гелия до неона и от неона до аргона. [c.29]

Одним из них и, по-видимому, наиболее существенным была невозможность применения теории Бора к более сложным атомам. Приложение ее к спектру даже такого простого атома, как атом гелия, приводило к полной неудаче, и все попытки понять основы периодической системы в рамках модели Бора были безуспешны. Это показывает, что все изложенное верно только для одноэлектронной системы. Такое ограничение не имеет смысла, и поэтому была очевидна необходимость найти что-то лучшее. [c.35]

Для определений применяли хроматограф фирмы Перкин-Элмер (модель 1548), приспособленный для работы под давлением до 4,2 ати, с регистрирующим прибором, имеющим шкалу 2 мв. Осушающая трубка, содержащая около 9 г аска-рита, была соединена с клапаном на входе пробы газа другую трубку, наполненную индикатором драйерит, соединяли с выходом из детектора. Скорость потока гелия на выходе замерялась при комнатной температуре измерителем с мыльным пузырем. [c.208]

Представим, что модель атома соответствует по размерам стадиону на 67 ООО мест. Тогда ядро атома будет величиной с булавочную головку. Как мы знаем, атом водорода содержит только один протон. Он будет локализован в центре стадиона. Единственный электрон, присутствующий в нейтральном атоме, движется в различных направлениях по всему остальному пространству стадиона. Ядро атома гелия может быть заменено четырьмя булавочными головками, соответствующими двум протонам и двум нейтронам. Тогда два электрона нейтрального атома гелия будут перемещаться по всему остальному пространству огромного стадиона. Если учесть, что четыре булавочные головки, занимающие ничтожное пространство в центре поля, составляют почти всю массу стадиона, становится понятным, почему строение атома так трудно представить с помощью подобных аналогий. [c.131]

В электрическом разряде атомы испускают свет, и цвет, который мы видим при этом, позволяет определить схему уровней энергии атома. Многоэлектронные атомы, как и атом водорода, испускают линейчатый спектр — можно наблюдать только определенные энергии. Таким образом, для объяснения необходима квантовомеханическая модель. Однако расстояния между уровнями энергии у многоэлектронных атомов не связаны такой простой зависимостью, как уровни атома водорода. Тем не менее такие довольно сложные спектры можно понять с помощью квантовых чисел атома водорода, если учесть межэлектронное отталкивание. Как это делается, можно понять с помощью схем энергетических уровней следующих двух элементов, гелия и лития. [c.47]

Для описания полученных данных,- касающихся зависимости смесей аргона и гелия от давления и состава, авторы пользуются трехмерными моделями. Примеры таких моделей приведены на 4>иг. 22 (изометрическая проекция). Они относятся соответственно к температурам в 25, 100 и 175° С. По вертикальной оси отложены измеренные положительные и отрицательные отклонения от закона Бойля (в единицах Амага). Пунктирные кривые на поверхностях суть линии равных отклонений. Вдоль длинной горизонтальной оси отложен процентный состав смесей крайняя левая точка соответствует 100% гелия, крайняя правая (ближняя)— 100% аргона. По другой горизонтальной оси отложены давления, от О (с левого конца) до 125 ат (справа). Области отрицательных отклонений от закона Бойля заштрихованы. [c.71]

Для сольватированных электронов было предложено несколько моделей [127]. В неполярных растворителях, например в жидких благородных газах, электрон, по-видимому, локализован в полостях [1,33—135]. Отталкивание электрон — атом, если оно достаточно сильно, может стабилизировать состояние локального расширения жидкости и создавать, таким образом, полости, в которых двигается электрон. Действительно, известно [136], что отталкивание электрона и атомов гелия достаточно сильно, и поэтому вышеупомянутая модель приемлема для такой систе.мы. Однако между электроном и атомами [c.346]

Рассмотрим простейшую модель атома, состоящего из ядра с зарядом и одного электрона. При Z=l такая модель представит атом водорода, при 2 = 2—однажды ионизованный атом гелия (Не+), при 2=3 — дважды ионизованный атом лития (Ь " ") и т. д. Массу ядра будем первоначально считать бесконечно большой по сравнению с массой электрона т . Электрон, двигаясь под влиянием кулоновой силы / = описывает [c.19]

Мы рассмотрели модель системы, состояш,ей из квазисвободного электрона в плотной жидкости. Как уже было отмечено, такая модель пригодна лишь тогда, когда электрон слабо взаимодействует с атомом однако это условие не сохраняется в случае жидкого гелия. Действительно, отталкивание электрон — атом оказывается в гелии настолько большим, что образование полости в жидкости может приводить к состояниям с более низкой свободной энергией, чем состояние квазисвободпого электрона, несмотря на резкое возрастание кинетической энергии при локализации электрона внутри полости. Пузырьковая модель электрона в жидком гелии обычно приписывается Фейнману, на подробно она была впервые описана Купером в работе [40]. Основная идея модели состоит в том, что достигается устойчивая конфигурация раствора в результате равновесия, которое наступает, с одной стороны, между отталкиванием электрона от всех окружающих атомов и, с другой стороны, между силами сжатия пузырька, возникаюгци-ми из-за поверхностного натяжения. В первоначальной работе Купера [40] поверхностное натяжение было весьма приближенно подсчитано на основе микроскопического подхода. Недавно Левин и Сандерс [41а, б] придали пузырьковой модели более отчетливый вид. В вычислениях Сандерса использованы наблюдаемые значения поверхностного натяжения (вместо взятого из приближенной молекулярной модели), а также волновая функция электрона, соответствующая яме с определенной глубиной, подгоняемой под длину рассеяния. Диаметр пузырька оказался равным приблизительно 20 А, что вдвое превышает значение Купера. В результате соответствующего уменьшения кинетической энергии электрона внутри пузырька последний становится легко с кимаемым и изменяющим форму. [c.166]

Мы рассмотрели модель системы, состоящей из квазисвободпого электрона в плотной жидкости. Как уже было отмечено, такая модель пригодна лишь тогда, когда электрон слабо взаимодействует с атомом однако это условие не сохраняется в случае жидкого гелия. Действительно, отталкивание электрон — атом оказывается в гелии настолько большим, что образование полости в жидкости может приводить к состояниям с более низкой свободной энергией, чем состояние квазисвободного электрона, несмотря на резкое возрастание кинетической энергии при локализации электрона внутри полости. Пузырьковая модель электрона в жидком гелии обычно приписывается Фейнману, на подробно она была впервые описана Купером в работе [40]. Основная идея модели состоит в том, что достигается устойчивая конфигурация раствора в результате равновесия, которое наступает, с одной стороны, между отталкиванием электрона от всех окружающих атомов [c.166]

Почти для всех опытов, проведенных в связи с разработкой рассматриваемого метода анализа, были приняты следующие рабочие условия длина колонки 2 м, температура 125°С, газ-носитель водород или гелий под давлением 1,75 ат, скорость газа-носителя — гелия 61 мл/ мин, водорода 125 мл мин, жидкая фаза — додецилфталат (фирма Перкин-Элмер >, модель А). Другие рабочие условия указаны при описании отдельных опытов. [c.278]

Химическая связь, как показали в свое время на примере молекулы водорода Гейтлер и Лондон, образуется за счет увеличения (но сравнению с невзаимодействующими атомами водорода, находянщмися на том же расстоянии, что и в молекуле) электронной плотности между атомами. Это увеличение в расчетах по методу МО учитывается с помощью так называемых интегралов перекрывания. Электроны в основном состоянии молекулы занимают орбитали с наи-низшей энергией. На каждой орбитали может находиться по два электрона с нротивополоншыми спинами. Здесь к этой общеизвестной школьной модели добавляется одна тонкость. Вследствие электростатического взаимодействия электроны отталкиваются, в результате чего даже два электрона, находящиеся на одной и той же молекулярной орбитали, имеют тенденцию двигаться по возможности на большем удалении друг от друга. Решение уравнения Шредингера для атома водорода облегчается тем, что единственный электрон 1 этого атома обладает сферической симметрией. В атоме гелия атомная орбиталь вследствие взаимного отталкивания двух электронов 1 уже не обладает сферической симметрией, и с этим связаны трудности в расчетах распределения электронной плотности в атоме гелия. Энергия корреляции движения электронов может достигать примерно 20% общей электронной энергии молекулы и в расчетах учитывается с помощью интегралов электрошого отталкивания . Кроме того, в молекуле существует еще конфигурационное взаимодействие — взаимодействие между самими молекулярными орбиталями. Волновая функция, учитывающая конфигурационное взаимодействие, аналогична по своей записи уравнению для волновой функции, приведенному в 1 этой главы, однако вместо <рг волновых функций атомных орбиталей в ее выражение входят Ф, — волновые функции атомных или молекулярных конфигураций . Под конфигурацией понимается способ распределения электронов по атомным (в атоме) или молекулярным орбиталям (в молекуле). Поясним это понятие на простом примере атома лития, имеющего 1 и электрона. В зависимости от того, находится ли атом в основном или в возбужденном состоянии, электроны по-разному располагаются на двух орбиталях 1 22х и 1 2 2. Таким образом, полная волновая функция, учитывающая конфигурационное взаимодействие, для атома лития будет иметь вид [c.91]

Среди продуктов радиоактивного распада часто встречаются альфа-частицы, которые, как было показано, есть не что иное, как дважды ионизированные атомы гелия. Одним из способов наблюдения таких частиц слуя ат сцинтилляции, которые вызываются частицами на флюоресцирующем экране, покрытом, например, сульфидом цинка. Если параллельный пучок альфа-частиц ударяется о флюоресцирующий экран, то на нем наблюдается изображение поперечного сечения пучка. Однако когда между источником и экраном помещают тонкую пленку, например золотую фольгу, то изображение увеличивается в размерах и становится несколько размытым. Этого и следовало ожидать ввиду того, что атомы фольги состоят из определенным образом расположенных электрически заряженных частиц, и альфа-частицы также заряжены, т. е. происходит рассеяние падающих частиц атомами фольги. При этом возникает вопрос, как данное распределение зарядов в атоме влияет на рассеяние падающих альфа-частиц. Используя свою модель атома, Томсон теоретически рассчитал, каково должно быть выражение для среднего отклонения частиц . Этот расчет вместе с вычислениями Резерфорда и опытами Гейгера показал, что для модели атома Томсона вероятность рассеяния альфа-частиц под большими углами близка к нулю. Однако Гейгер и Марсден экспериментально доказали, что приблизительно 1 из 8000 падающих на золотую фольгу альфа-частиц отклоняется на угол, больший 90°. Это не соответствовало модели Томсона, которая предполагала отклонения только на малые углы. [c.28]

По ядерной модели наиболее просто устроен атом водорода. Его ядро несет один э чементарный положительный заряд и в поле ядра движется один электрон. Ядро атома водорода называют протоном. В любом процессе протоны и электроны участвуют как неделимое целое, поэтому они причисляются к элементарным частицам. Существует ряд других элементарных частиц. К ним относится нейтрон, имеющий почти такую же массу, как и протон, но не несущий электрического заряда. Нейтроны вместе с протонами входят в состав сложных атомных ядер. Так, ядро атома гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов, следовательно, оно несет два полол ительных заряда и массу почти в четыре раза большую, чем масса протона. Третий по сложности — атом лития имеет [c.66]

Колонка 0° детектор 75° между колонкой и детектором помещена для предварительного подогрева Медная трубка размером 60 X 0,31 см Гелий, 60 мл/мин] давление на входе 1 ати] давление на выходе атмосферное ТК-ячейка на четырех нитях накала, модель 9285 фирмы Gow-Ma Instrument o. 300 ма [c.214]

Гелий,, 45 мл1мин давление на входе 0,5 ати] давление на выходе атмосферное ТК-ячейка на 4 нитях накала, модель 9285 фирмы Gow-Ma Instrument Со. [c.358]

Элемент № 5 — бор — трехвалентен. Его модель, следовательно, строится аналогично модели бериллия, с той лишь разницей, что во втором от ядра слое содержится уже три электрона. Элемент № 6 — углерод — четырехвалентен и расположение его электронов будет 2 в первом слое и 4 во втором. Общая тенденция развития атомных структур уже видна при сохранении гелийной двойки в первом слое постепенно заполняется электронами второй. Это заполнение второго слоя будет, очевидно, продолжаться до тех пор, пока не достигнется число электронов, соответствующее его максимальной устойчивости. Но тогда должен получиться атом инертного газа. Рассматривая элементы, следующие в системе за углеродом, находим, что азот (2 и 5), кислород (2 и 6) и фтор (2 и 7) являются химически активными. Лишь элемент № 10— неон — со структурой 2 и 8 оказывается аналогом гелия — инертным газом. Отсюда можно сделать вывод, что второй электронный слой становится устойчивым при 8 электронах. [c.77]

Присоединение в трис-НС1 (pH 8,3) протекает со средней скоростью, но в итоге гель содержит столько же бора, сколько и в случае проведения конденсации в NaOH или фосфатном буфере. Следовательно, сам трис не реагирует с активированным гелем. Это может быть, кроме того, продемонстрировано отсутствием реакции после 18-часовой инкубации активированного геля в 2,0 М трисе при pH 10,0 и 60 X. На геле до и после обработки иммобилизуются равные количества алифатического диамина, и общее содержание азота в геле не меняется после инкубации. Было обнаружено, что родственное соединение, 2-амино-2-метил-1,3 Пропандиол, также не реагирует с триазинактивиро-ванными гелями. Структурные модели этих двух соединений указывают на то, что в наиболее стабильной форме атом азота стерически экранируется гидроксиметильными группами, которые могут сильно уменьшать его нуклеофильность. Для демонстрации этого факта можно показать, что ни один из этих двух аминов не реагирует с нингидрином с образованием синего продукта. По этим причинам вполне вероятно, что трис в равной степени не будет реагировать и с другими активированными матрицами различных типов и, таким образом, без всяких проблем может быть использован в буферах для присоединения лигандов. В действительности широко распространено мнение о нежелательности использования триса в растворах для присоединения лигандов, и очень часто трис рекомендуется в качестве удобного реагента для блокирования остающихся после иммобилизации лиганда активных групп. [c.172]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология