Энергетические уровни электроне в металлах

Медь, серебро и золото составляют IB группу периодической системы. На внешнем энергетическом уровне атомов этих элементов находится по одному s-электрону, что характеризует их как металлы. В то же время их предпоследний энергетический уровень, содержаш,ий 18 электронов, недостаточно устойчив. При возбуждении атомов во время реакции, вследствие недостаточной стабильности группировки d предпоследнего энергетического уровня, один из -электронов переходит в подуровень р внешнего энергетического уровня и число непарных (валентных) электронов достигает трех. В результате этого максимальное окислительное число элементов этой группы может достигнуть +3. [c.258]

Контактные потенциалы. Свободные электроны металла могут выходить за границы ионной решетки вследствие этого на поверхности металла возникает положительный (по отношению к потенциалу вакуума)-потенциал. Величина этого потенциала зависит от природы металлов. Это обусловливает частично скачок потенциала на границе соприкосновения двух металлов. Скачок потенциала при соприкосновении двух металлов возникает за счет перехода свободных электронов из одного металла в другой. Так как энергетические, уровни электронов в металлах не одинаковы, то из того металла, где этот уровень выше, будет переходить в другой металл, где этот уровень ниже, большее количество электронов, чем в обратном направлении за то же самое время. Направленный процесс перехода прекратится, когда энергетические уровни электронов в обоих металлах сравняются. При этом металл, из которого преимущественно уходили электроны, зарядится положительно, а другой — отрицательно. Контактные потенциалы, как правило, малы, и при измерении э.д. с. гальванических элементов их можно не учитывать. [c.287]

Анализ потенциальных кривых для реакции (А) показывает, что равновесный энергетический уровень начального состояния (окисленной формы О и п электронов в металле) оказывается тем ниже, чем больше сумма go hnF Е—%), а равновесный энергетический уровень конечного состояния (восстановленной формы R) тем ниже, чем больше gR. Таким образом, изменение разницы этих уровней [c.187]

У ионов и Са" 4у-орбиталь чуть более устойчива, чем З -орбита-ли, и поэтому присоединяемые к ним электроны поступают на 4х-орби-таль. В отличие от этого у иона 8с энергетический уровень З -орбитали располагается ниже уровня 4. -орбитали, и у ионов переходных металлов с более высокими порядковыми номерами дело обстоит таким же образом. Единственный внешний электрон у иона 8с" находится на З -орби-тали, а не на 4, -орбитали. Таким свойством обладают и все остальные переходные металлы. Перепутывание энергетических уровней 5- и -орби-талей происходит в начале каждого ряда переходных металлов. Хотя у элементов групп 1А и ПА сначала заполняется электронами внешняя орбиталь, у ионов переходных металлов электроны занимают -орбитали. Например, ион Т1" имеет валентную конфигурацию 3 ", а не 4 ". [c.438]

Когда два металла, погруженные в раствор своих ионов, приводятся в соприкосновение через проводник первого рода (как, например, в элементе Якоби — Даниэля), то электроны переходят с более высокого уровня энергии в металлическом цинке на более низкий уровень в меди. При этом энергетический уровень электронов в цинке будет понижаться, а в меди повышаться. Но понижение уровня электронов в цинке означает повышение уровня положительного иона в этом металле. Это нарушает условие равновесия, указанное на рис. 37, б, и создает положение, изображенное на рис. 37, а, только при этом разность в условиях потенциальной энергии становится значительной. В меди наблюдается обратная картина уровни электронов повышаются, уровни ионов понижаются и на поверхности металлов создается положение, изображенное на рис. 37, в. [c.150]

Каждому виду находящихся в растворе ионов соответствует определенный уровень полной потенциальной энергии электронов. Положение этого уровня определяется местом данного элемента в ряду напряжений. Чем правее находится элемент в ряду напряжений металлов (или полупроводников), тем ниже расположен соответствующий энергетический уровень электронов. Для металлоидов это правило меняется на обратное. [c.203]

В котором (по крайней мере для одновалентных атомов металла) принимается, что валентные электроны не связаны со своими атомами, а свободны, имеют постоянную потенциальную энергию и ограничены бесконечно высоким энергетическим барьером в пределах рассматриваемого объема металла. Периодическое поле атомных ядер в такой системе является сглаженным. Полная энергия системы получается суммированием энергетических уровней, металла, причем уровни определяются исключительно кинетической энергией электронов. Величины возможных энергетических уровней зависят от объема системы, так что если объем разделен на две половины с равным количеством свободных электронов в каждой, то энергия должна заметно возрасти в связи с повышением уровней и немного уменьшиться в связи с тем, что число возможных уровней, определяемое принципом запрета Паули, удваивается. Конечное увеличение энергии является мерой поверхностной энергии. Вычисленные величины поверхностной энергии, однако, в два-три раза больше экспериментальных. Разность может быть уменьшена заменой бесконечно высокого барьера на барьер, который превышает наиболее заполненный энергетический уровень в металле на величину работы выхода электрона из металла. В таком случае из-за квантовомеханического туннельного эффекта имеется определенная вероятность прохода свободных электронов через барьер с соответствуюш,им снижением их энергии. [c.159]

Рассматривая с подобной точки зрения процесс адсорбции, можно предположить, что образование донорно-акцепторной связи в этом случае связано с переносом электрона с одной из занятой орбитали молекулы на энергетический уровень в металле, значение которого зависиг от потенциала. Сделав такое допущение, можно ожидать, что максимальный выигрыш энергии в результате образования химической связи и замены молекул Н2О на поверхности металла молекулами органического вещества будет наблюдаться при тех условиях, когда разность значений энергетических уровней в металле и в молекуле минимальна. В случае равновесной адсорбции, на основании описанной модели можно предположить, что при этом условии будет наблюдаться и максимум адсорбции. [c.265]

Термоэлектронная работа выхода. Контактная разность потенциалов. На рис. 48а, где по ординатам отложены энергетические уровни электронов, схематически показаны два металла, а и Р, не соприкасающиеся друг с другом и имеющие электростатический потенциал, равный нулю. Мы видим, что энергетический уровень электронов в металле а лежит выше уровня в металле р, причём разность этих уровней равна разности термоэлектронных работ выходах — X - После приведения этих двух металлов в соприкосновение (рис. 48Ь), разность энергетических уровней заставляет электроны переходить с металла, имеющего меньшее значение на металл, где эта работа больше. Переход продолжается до тех пор, пока энергетические уровни не сравняются, причём энергетический уровень электрона над самой поверхностью металла р повышается относительно уровня электрона над самой поверхностью а на величину у —х - Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, электростатический потенциал металла а становится положительным по отношению к потенциалу металла р. Эта разность электростатических потенциалов, обусловленная различием в стремлении электронов уйти из каждого металла, связанным с разностью работ выхода, и является контактной разностью потенциалов [c.400]

Зонная теория твердого тела позволяет объяснить основные физико-химические свойства кристаллов высокую электрическую проводимость и теплопроводность металлов, особенности проводимости в полупроводниках, изолирующие свойства диэлектриков и т. п. Электрическая проводимость кристаллов определяется наличием квазисвободных электронов, способных к направленному перемещению под действием внешнего электрического поля. Если на электрон действует сила, определяемая напряженностью электрического поля, то он начинает двигаться с ускорением и его кинетическая энергия при этом возрастает. В зонной модели, которая является результатом применения представлений квантовой механики к твердому телу, возрастание энергии электрона равносильно его переходу на более высокий энергетический уровень. При наличии в зоне разрешенных энергий вакантных уровней, ко- [c.309]

Таким образом, для двух разных металлов при одинаковом электродном потенциале энергетический уровень электрона относительно раствора одинаков. Поэтому энергетика электродного процесса для этих металлов не отличается и соответственно не возникают различия в энергиях активации. [c.24]

При этом возникает деформация кристаллической решетки металла,, меняется энергетический уровень электронов, появляются дефекты , обеспечивающие более высокую подвижность частиц. Вероятно, поэтому энергия разрыхления при диффузии атомов железа в растворах Ре—С быстро убывает с ростом концентрации углерода [40] от 69000 (чистое Ре) да 34000 кал моль (при 5% С). [c.362]

Атомно-эмиссионный анализ. ]. Фотометрия пламени. Анализируемый раствор распыляют в пламени газовой горелки. Под влиянием высокой температуры пламени атомы переходят в возбужденное состояние. Внешние валентные электроны переходят на более высокие, чаще всего соседние с основным, энергетические уровни обратный переход электронов на основной энергетический уровень сопровождается излучением, длина волны которого зависит от того, атомы какого элемента находились в пламени. Интенсивность излучения при определенных условиях пропорциональна количеству атомов элемента в пламени, а длина волны излучения характеризует качественный состав пробы. Метод фотометрии пламени чаще всего применяют для качественного обнаружения и количественного определения легко возбуждающихся щелочных и щелочноземельных металлов. [c.30]

Окраска металлов обусловлена тем, что они поглощают лучи волн различной длины не одинаково. Неметаллические элементарные вещества также кажутся окрашенными, если они способны поглощать видимый свет, хотя бы в определенной области частоты колебаний. Поглощение видимого света происходит в том случае, если в веществе есть электроны, которые посредством поглощения энергии могут быть подняты на более высокие уровни, с тем чтобы разность энергий оказалась равной энергии квантов видимого света. Если для того, чтобы поднять электроны на более высокий энергетический уровень, требуется большая энергия, то вещество бесцветно. [c.45]

Промежуточное положение между металлами и непроводниками электрического тока ( изоляторами) занимают полупроводники (рис. 111-65). Электронами у них заполнены все подуровни валентной зоны, но запрещенная зона ( ) настолько узка, что перевод части электронов в зону проводимости требует сравнительно небольшой затраты энергии (например, для кремния—1,10 эв, а для германия — 0,75 эв). Следовательно, само по себе вещество является непроводником, но более или менее легко превращается в проводник под влиянием некоторых внешних воздействий (усиления электрического поля, нагревания, освещения). По устранении таких воздействий электроны возвращаются на низший энергетический уровень и вещество вновь становится непроводником. [c.112]

В действительности число молекулярных орбиталей может быть еще больше за счет комбинации Ф и /-орбиталей (на 5М -I- 7Н). Электроны занимают эти орбитали в порядке возрастания соответствующих им энергетических уровней. Энергетические уровни, отвечающие орбиталям, которые содержат электроны связи, образуют валентную зону (рис. 29). Совокупность уровней, расположенных выше валентной зоны и соответствующих вакантным орбиталям, называется зоной проводимости. Благодаря близости энергетических уровней электрон при переходе на соседний уровень незначительно изменяет свою энергию (приблизительно на Ю эВ). Поэтому уже при обычных условиях электроны способны переходить с уровня на уровень, осуществляя между атомами металла нелокализованные связи. Этой возможности лишены электроны в кристаллах неметаллов, так как в них между валентной зоной и зоной проводимости имеется энергетический разрыв, называемый запрещенной зоной. В кристал- [c.93]

Рассмотрим, что произойдет, если два металла с различными ионизационными потенциалами приведены в контакт между собой (рис. 36). Так как верхний заполненный энергетический уровень металла / на этом рисунке расположен выше, чем соответствующий уровень энергии металла 2, электроны с металла 1 будут перетекать на металл 2. Этот переход будет продолжаться до тех пор, пока верхние заполненные уровни энергии электронов в обоих металлах не выровняются. Тогда вероятность перехода электронов от металла 1 к металлу 2 и обратно станет одинаковой. Но при этом металл / с меньшим потенциалом ионизации получит положительный заряд, а металл 2 приобретает равный по величине отрицательный заряд. На границе между металлами возникнет разность потенциалов, т. е. гальвани-потенциал. Он не совпадет по величине с разностью ионизационных потенциалов металлов и вообще не может быть определен или же рассчитан какими бы то ни было доступными средствами. Причина этого состоит в том, что при переходе электронов от одного металла к другому помимо электрической производится работа, обусловленная разностью химического потенциала электрона в обеих фазах. [c.50]

Современные представления квантовомеханической теории исходят из того, что электрон может перескакивать с поверхности металла к протону лишь в тот момент, когда энергетические уровни электрона и протона будут одинаковыми. Вероятность возникновения такого состояния весьма мала, вследствие чего процесс присоединения отрицательного заряда (электрона) к положительному (протону) протекает с неожиданно большими затруднениями. Частота выравнивания энергетического уровня протона до уровня энергии электрона определяется флуктуациями молекул полярного растворителя, вследствие чего изменяется энергетический уровень протона. В результате перенос заряда через фазовую границу существенно зависит от свойств полярного растворителя. [c.346]

В соответствии с классической кинетической теорией при абсолютном нуле все электроны в металле должны занять самый низкий энергетический уровень, т. е. иметь энергию, равную нулю. Согласно представлениям о молекулярных орбиталях, в применении к металлу даже при абсолютном нуле только два электрона смогут занять самую низкую по энергии орбиталь. Остальные электроны должны располагаться на орбиталях с большей энергией. И следовательно, энергия таких электронов будет всегда выше нуля. При возрастании температуры электроны, расположенные на верхних орбиталях, приобретая энергию, смогут перейти на следующие по энергии орбитали. Электроны, расположенные на более [c.133]

Направление переходов электронов при химической адсорбции существенно зависит от степени заполненности соответствующих зон (или от наличия свободных электронных орбит) и от плотности электронных уровней, что и определяет уровень химического потенциала электронов в металле. Изменение заполнения зон (плотности энергетических уровней электронов) и уровня Ферми в результате введения определенных добавок или образования сплавов должно приводить к изменению адсорбционной способности. [c.58]

Различие между а и а обусловлено тем, что в действительности имеется не один электронный терм начального состояния, как это показано на рис. 157, а множество термов, каждому из которых соответствует свой энергетический уровень электрона в металле. С каждого из этих уровней в принципе возможен переход электрона на реагирующую частицу. Вероятность такого перехода определяется как энергией активации и а (е), являющейся функцией от энергии электронного уровня е, так и функцией распределения электронов по уровням п (е) 1см. уравнение (55.4)]. В самом деле, чем ниже уровень е, тем с большей вероятностью там можно найти электрон, но одновременно тем больше энергия активации и а, затрудняют,ая достижение точки пересечения термов. С другой стороны, чем выше уровень е, тем меньше и А, но тем меньше вероятность нахождения на этом уровне электрона. Таким образом, в зависимости от е произведение п(е) ехр [—и а (е)/ /кТ, определяющее общую вероятность перехода электрона с уровня е в металле на реагирующую частицу, проходит через максимум при некотором значении е=е. Именно с уровня е и будет совершаться электронный переход, составляющий элементарный акт процесса разряда — ионизации. Так как максимуму произведения п(е) ехр [— /д/ /кТ] отвечает также максимум его логарифма, т. е. величины 1п л(е)— [c.287]

Независимость скорости электродного процесса от энергетики электрона в металле была впервые установлена Фрумкиным в 1935 г. [29] и с тех пор неоднократно разъяснялась [23, 30—33]. Причина ее может быть наглядно иллюстрирована с помощью рис. 1.5, изображающего правильно разомкнутую цепь из двух разных металлов. Если оба электрода находятся при одинаковом электродном потенциале, то э.д.с. такой цепи равна нулю, т. е. при ее замыкании не возникает электрического тока. Это значит, что энергетические уровни электронов в этих металлах одинаковы (р-е = р. ). Энергетический уровень электрона в растворе электролита (будь то сольватированпый электрон или электрон, присоединенный к какому-то акцептору) также во всех точках одинаков, так как в проводящем растворе не может быть сколько-нибудь заметной разности потенциалов Следовательно, работа переноса электрона из металла в раствор, т. е. работа выхода [c.23]

Рассмотрим кратко содержание этих пунктов и их взаимосвязь. Возбуждшие электронного проводника (электрода) при освещении обусловлено переходом его валентных электронов, поглотивших квант света, на более высокий энергетический уровень. В металле благодаря сильному взаимодействию в электронном газе энергия возбуждения электрона мгновенно рассеивается (превращается в тепло). Это обстоятельство существенно ограничивает возможность проявления фотоэффекта на металлических электродах. Лишь те возбужденные электроны металла, которые имеют ненулевой момент количества движения в [c.11]

Переход электрона из оболочки атома благородного газа иа более высокий энергетический уровень требует такой затраты энергии, которая не может быть компеиспрована образованием связи, поэтому щелочные металлы не проявляют других степеней. окпсления, кроме 4-1- [c.300]

Окрашивание пламени и изучение спектров. При действии высоких температур электроны в атоме возбуждаются и переходят на более высокий энергетический уровень. Дри переходе электронов на ярежний энергетический уровень излучается свет определенной длины волны. Для каждого элемента существует характеристическая длина волны. Под, действием сравнительно низкой тем,пературы газового пламени излучают свет лишь немногие элементы. К ним относятся щелочные, щелочноземельные, а также некоторые тяжелые металлы. Температура возбуждения зависит и от присутствующих анионов. Сульфаты щелочноземельных металлов в пламени практически не излучают света. Для1 испытаний на окрашивание пламени лучше всего. применять <хлориды.. Поскольку следовые количества натрия практически невозможно устранить, окрашивание пламени соединениями натрия часто маскирует окрашивание других элементов. Дерекрывание окрасок наблюдается также. при одновременном присутствии нескольких элементов. В этих случаях лучше применять простейший спектроскоп. [c.38]

Если кристалл поместить в небольшое постоянное электрическое поле, то для того чтобы в нем возник электрический ток, необходимо движение некоторых электронов ускорить, т. е. изменить их энергию. Небольшое изменение энергии, соответствующее слабому полю, может произойти только B том случае, если в кристаллах есть свободный энергетический уровень, близкий к тому, на котором находился электрон до действия поля (кристаллы первого и второго типов). Такие кристаллы обладают свойством проводников. Это, например, щелочные металлы, у которых на каждый атом приходится по одному валентному электрону. Так как энергетических уровней в кристаллах щелочных металлов вдвое больше, чем элементарных ячеек, то половина уровней в зоне свободна (кристаллы первого типа). У щелочноземельных элементов близколежащие s- и р-уровни атомов в кристаллах размываются так, что образуют перекрывающиеся зоны, (кристаллы второго типа). [c.170]

В ионных соединениях атомы более электроотрицательных элементов (неметаллов) дополняют свой внешний энергетический уровень до октета за счет электронов атомов менее электротрицатель-чых элементов (металлов), у которых [c.64]

В ионных соединениях атомы более электроотрицательных элементов (неметаллов) дополняют свой внешний энергетический уровень до октета за счет электронов атомов менее электроотрицательных элементов (металлов), у которых пред-внешний уровень становится внешним уровнем. Электронные уровни образовавшихся ионов могут иметь одинаковое строение. Например, в хлориде калия (ДЭО = 2,2) ионы К+ и С1 имеют одинаковзто электронную структуру (Ке)3 3р — такую же, как у атомов Аг. В этом случае говорят, что эти частицы (К+, СГ, Аг) имеют изоэлектронную структуру. [c.80]

Химические свойства. Атом серы, имея незавершенный внешний энергетический уровень, может присоединять два электрона и проявлять степень окисления —2. Такую степень окисления сера проявляет в соединениях с металлами и водородом (например, Na2S и НзЗ). При отдаче или оттягивании электронов к атому более электроотрицательного элемента степень окисления серы может быть +2, +4 и +6. [c.177]

Степень поляризации аниона под воздействием катиона определяется не только ионным потенциалом катиона, но и тем, каков его самый внешний занятый электронами энергетический уровень. Для одного и того же энергетического уровня распределение -электронов оказывается более диффузным, чем распределения 5- и р-электронов. Другими словами, -электроны проводят в среднем больше времени в удалении от ядра, чем. 9- или р-электроны. По этой причине катионы с -электронами на внешнем энергетическом уровне оказываются более мягкими и сильнее взаимодействуют с анионами. К числу таких ионов с -электронами на внешнем энергетическом уровне относятся катионы большинства переходных металлов и непосредственно следующих за ними (постпереходных) элементов соответствующих периодов. Принято говорить, что они обладают большой поляризующей способностью. [c.131]

Переходы молекулы из одного состояния в друтое сопровождаются перераспределением электронной плотности. Имеется несколько способов разделять наблюдаемые переходы по типам изменений, происходящих в молекуле под действием электромагнитного излучения. Электронные спектры поглощения молекул, наблюдаемые в УФ- и видимой областях спектра, связаны, главным образом, с возбуждением электронов валентной оболочки. Принято считать, что при возбуждении меняется состояние (энергия и волновая функция) только одного электрона. Одноэлектронные волновые функции молекулы (молекулярные орбитали) принято обозначать в соответствии с типом связи между атомами. Орбитали, симметричные относительно оси связи, обозначаются а. Если орбитали не меняют знака вдоль связи, они являются связывающими. Им соответствуют наиболее глубоко расположенные энергетические уровни. Электроны, находящиеся на этих орбиталях, обеспечивают а-связь между атомами. Если а-орбиталь меняет знак между связываемыми атомами, она является разрыхляющей и обозначается а. Соответствующий ей энергетический уровень расположен много выше уровней орбиталей несвязанных атомов. Орбитали, меняющие знак на оси связи, обозначаются как тг-орбитали, которые тоже могут быть как связывающими (тс), так и разрыхляющими (тг). Уровни этих молекулярных орбиталей расположены соответственно ближе к уровням несвязывающих атомных орбиталей. При возбуждении могут меняться и состояния электронов, не участвующих в связи, орбитали которых локализованы на отдельных атомах ( -электроны). В спектрах комплексов ионов переходных металлов участвуют электроны, расположенные на с1-орбиталях. Электронные переходы обычно обозначают символами, соответствующими исходному и конечному одноэлектронным состояниям (например, а->а, тг->тг, п- а, и—). Однако по мере увеличения числа атомов в молекуле классификация электронньгх переходов усложняется. [c.221]

Элементы группы 1А (Ы, N3, К,---) имеют свободные р-орбиты, но их катионы не обладают значительной поляризующей способностью, а сами они не располагают тем количеством электронов, которое удовлетворяет первому из сформулированных выше условий, поэтому окислы металлов группы 1А не должны проявлять значительного структурирующего действия при использовании их в качестве промоторов. Этот вывод подтверждается результатами испытания ЫагО и КгО в качестве промоторов (см. рис. 1). При переходе от К к Ыа и далее к Ы увеличивается отношение г/Гк, характеризующее поляризующую способность катиона, и одновременно понижается энергетический уровень свободных р-орбит элемента, что должно облегчать переход на них электронов с 2р-орбнты [c.51]

В то же время, если энергия валентных состояний адатома находится за пределами валентной зоны металла, виртуальные связывающие состояния образоваться не могут. Если атомный энергетический уровень расположен значительно ниже уровня Ферми, то в принципе возможен такой переход электрона с уровня Ферми и образование адиона, при котором кулоновское отталкизаике электронов в ионе не повышает энергию ионного состояния (после учета взаимодействия между ионом и его изображением в металле) настолько, чтобы связывание стало невозможным. Однако атомный энергетический уровень, по-видимому, редко располагается настолько низко, чтобы имела место чисто ионная адсорбция. Более вероятным представляется промежуточный вариант электроны не локализуются на адатоме, а распределяются между ним и одним или несколькихми поверхностными атомами металла с образованием квазинор-мальной ковалентной связи. Вполне допустимо участие в этом связывании металлических валентных состояний у верхней границы валентной зоны, где их плотность (для переходных металлов максимальна. [c.18]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология