Уровни энергии атома кислорода

Пленочной теории пассивности противоречит обнаруженное резкое торможение скорости растворения платины в соляной кислоте, обусловленное адсорбцией таких количеств кислорода, которых явно недостаточно для образования одного монослоя. Действие адсорбированного кислорода в этом случае аналогично действию малейших следов яда, отравляющего поверхность катализатора. Согласно электрохимической теории пассивности, замедление скорости анодного процесса на пассивном металле объясняется не тем, что его поверхность изолируется от раствора окисной пленкой. Наступление пассивного состояния в рамках этой теории связывается с изменением энергетического состояния поверхностных атомов металла. При обсуждении механизма анодного растворения металлов в активном состоянии было показано, что этот процесс протекает преимущественно на наименее прочно связанных атомах дислоцированных в дефектных местах кристаллической решетки. Именно такие атомы в первую очередь вступают в адсорбционное взаимодействие с кислородом воды, в определенной степени теряя свойственный им избыток энергии. Такой атом, связанный с кислородом, переходит иа более глубокий уровень энергии, что влечет за собой повышение энергии активации ионизации и, в конечном счете, торможение скорости ионизации металла. [c.203]

Здесь возрастание числа неспаренных электронов возможно только путем перевода одного из электронов на следующий энергетический уровень, т. е. в состояние 3 . Однако такой переход сопряжен с очень большой затратой энергии, которая не покрывается энергией, выделяющейся при возникновении новых связей. Поэтому за счет неспаренных электронов атом кислорода может образовать не больше двух ковалентных связей, а атом фтора — только одну. Действительно, для этих элементов характерна постоянная ковалентность, равная двум для кислорода и единице — для фтора. [c.125]

Азотная, азотистая кислота и другие кислородные соединения азота. Азотная кислота и ее соли принадлежат к наиболее важным кислородным соединениям азота. Формально было принято считать, что азот в молекуле НЫОз проявляет высшую положительную валентность, равную пяти. Однако для осуществления состояния азота с пятью неспаренными электронами необходимо возбудить и распарить электроны с -орбитали второго энергетического уровня на третий уровень, что требует большой затраты энергии. Поскольку эта энергия не может быть компенсирована энергией образования химических связей с другими атомами, для атома азота энергетически боле , выгодны отдача (оттягивание) х-электрона со второго энергетического уровня к другому атому, например, атому кислорода, и образование ионного состояния азота М+ [c.212]

Резкое различие между элементами второго и последующих периодов наблюдается и в проявляемых ими степенях окисления. Если кислород исключительно двухвалентен, то для серы в кислородных соединениях обычны степени окисления +4 и +6. Хотя в основном (невозбужденном) состоянии атома электронные конфигурации этих элементов аналогичны и соответствуют лишь двум неспаренным электронам, в случае серы один или два электрона, получив небольшое количество энергии, могут г[ерейти на подуровень М (возбужденное состояние атома). За счет этого число неспаренных электронов станет большим и в пределе равно шести. Возбудить же атом кислорода, чтобы увеличилось число неспаренных электронов, практическп невозможно. Для этого электроны со второго уровня должны были бы перейти на третий, так как на втором уровне нет вакантных -орбиталей, переход на которые увеличил бы число неспаренных электронов. Переход же электронов на следующий уровень требует слишком большой затраты энергии, которая не скомпенсируется энергией образования химической связи, и потому такой переход в химической реакции не осуществим. [c.120]

Для этих элементов Хольтсмарк (НоЬзтагк, 1923) обнаружил интересное отклонение от аакона Моали. Частоты границ абсорбции этих элементов расположены, согласно закону Мозли, на продолжении прямой, соединяющей аналогичные частоты для более тяжелых элементов, только в тех случаях (еслд частоты были определены экспериментально для соединений этих эл[ементов), когда атомы этих легких элементов можно рассматривать в качестве отрицательно заряженных, например кислород в окиси меди. Нейтральные же элементы с атомным весом ниже неона обладают слишком низким потенциалом возбуждения для К-спектра. Это объясняется тем, что условие возбуждения серии К, оказывающееся для элементов с высоким атомным весом всегда выполненным (а именно чтобы орбиты ближайших высших уровней энергии были полностью заполнены), в данном случае выполняется только тогда, когда атом заряжен отрицательно. Если следующий более высокий уровень энергии (л = 2) еще заполнен не до конца, то, конечно, перескок электрона, вращающегося непосредственно вокруг ядра, на уровень с ге = 2 возможен и работа, соответствующая этому процессу, или отвечающая ей частота не могут быть определены по закону Мозли. Это исключение из общего правила подтверждает закономерность и вместе с тем основанную на этой закономерности теорию. [c.261]

Интересно заметить, что для согласования теории с экспериментом совсем нет необходимости в предположении о том, что константа скорости зависит от степени покрытия поверхности. Это означает, что при увеличении количества поверхностных комплексов энергия активаиии реакции меняется очень незначительно. Однако при увеличении концентрации поверхностных комплексов должна была бы увеличиваться энергия, необходимая для образования этих поверхностных комплексов, так как в процессе хемосорбции кислорода происходит захват носителей заряда из зоны проводимости. Затем, поскольку уровень Ферми удаляется от границы зоны Бриллюэна, должна увеличиваться энергия, необходимая для перехода электрона из зоны проводимости на поверхностный уровень. Следовательно, если энергия активированного комплекса в реакции удтеньшается меньше, чем энергия Ферми, можно было бы ожидать увеличения количества образующихся поверхностных комплексов в результате повышения энергии активации. Несмотря на то что этот механизм прямо следует из приведенных рассуждений и может иметь большое значение с точки зрения общей проблемы изменения энергии активации в процессе хемосорбции, в рассматриваемом случае он играет лишь второстепенную роль. Даже если каждый хемосорбированный атом кислорода действительно захватывает электрон из зоны проводимости, из величины следует, что лишь 10 носителей на единицу объема могут быть локализованы на поверхностных уровнях. Кроме того, из уравнения (У1-42) следует, что снижение уровня Ферми должно быть ограничено величиной порядка 0,01. эв (т. е. 200 кал) при условии, если для эффективной массы взята средняя величина 0,05 то [50]. Соответствующие изменения энергии активации при этом будут настолько малы, что их нельзя наблюдать на эксперименте. Эти рассуждения предлагают возможные способы для контроля вероятности предложенного механизма изменения энергии активации в процессе сорбции. В том случае, если площадь активной поверхности на единицу объема увеличится в несколько сот раз, достаточно большое количество образующихся по- [c.354]

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]

Тот факт, что кислород и в гомеополярных соединениях никогда не проявляет валец,тности больше двух, с точки зрения теории атомной связи объясняется следуюпщм образом в атоме кислорода имеется шесть внешних электронов, находяш ихся на энергетическом уровне с главным квантовым числом п = 2. Согласно принципу Паули (см. стр. 145 и сл.), на таком уровне может находиться максимум восемь электронов. Так как обычно каждая гомеополярная связь образуется парой электронов, для которой каждый из связанных атомов представляет один электрон, то при образовании двух главных валентностей число внешних электронов атома кислорода доходит до восьми, т. е. до максимально возможного числа. Чтобы образовалось более двух валентных связей, по крайней мере один электрон должен подняться с уровня с главным квантовым числом 2 на уровень с главным квантовым числом 3. Как следует из спектральных термов кислорода, для этого надо затратить очень большую энергию, а именно около 210 ккал г-атом. В атомах аналогов кислорода, наоборот, ни одному электрону не надо подниматься на уровень с большим главным квантовым числом, чтобы стало возможным образование более двух гомеополярных главных валентных связей, так как в силу большего значения главного квантового числа внешние энергетические уровни этих атомов могут содержать больше восьми электронов. Впрочем, и в атомах гомологов кислорода, чтобы они проявили валентность больше двух, электроны должны быть подняты на более высокий энергетический уровень, но не с большим главным [c.737]

Прочная адсорбция кислорода происходит, если атом металла на поверхности образует химические связи с кислородом (хемисорбция). Было замечено, что наиболее склонны к пассивности переходные металлы, имеющие незаполненный электронный -уровень, такие как хром, железо, кобальт, никель и др. Г. Г. Улиг предположил, что наличие незаполненного -уровня способствует хемисорбции кислорода. Если -уровень заполнен, то хемисорбция кислорода не происходит или энергия связи металл — кислород мала. У подобных металлов, например меди, легче образуется фазовый окисел. Эта концепция [58] подтверждается тем, что легирование переходных металлов металлами с заполненным -уровнем приводит к перераспределению электронов и заполнению -уровня электронами, отдаваемыми легирующим металлом с уровня х. Примером могут служить сплавы N1—Си или Ni—Zn в области твердых растворов. Есть возможность рассчитать концентрацию легирующего металла (донора электронов), необходимую для заполнения -уровня легируемого металла. При такой концентрации изменяются магнитные свойства сплава ж вместе с тем резко снижается способность к пассивации. [c.239]

Принцип зтот, до сих пор еще недостаточно исследованный, настойчиво проводился в курсе неорганической химии Д. И. Менделеевым. В дальнейшем изложении мы еще не раЗ вернемся к толкованию принципа, а пока скажем о нем следующее газообразные молекулы, содержащие в своем составе общее нечетное число атомов элементов нечетного порядкового номера (и, очевидно, нечетное число электронов), называют нечетными молекулами. Они обычно неустойчивы, так как образуются из свободных атомов с уменьшенным выделением энергии. Нечетные молекулы стремятся так или иначе изменить свой состав и обычно склонны к димеризации, т. е. к соединению двух одинаковых молекул в одну при этом получается молекула с четным числом атомов нечетного порядкового номера, т. е. четная молекула. Четные молекулы содержат четное число электронов. Мы видим, что при димеризации двух гидроксилов в одну молекулу перекиси водорода выделяется 52 ккал (в связи с этим уровень 2 (ОН) лежит выше уровня (Н2О2)). Молекулы НО и НО2 содержат по одному атому элемента нечетного номера (номер водорода — первый) и, кроме того, атомы четного элемента — кислорода (номер кислорода — восьмой). [c.118]

Энергия возбуждения нейтрального атома азота до пятиковалентного состояния неизвестна, но очевидно, что перевод 25-электрона на уровень 3s (по схемам 2 2р3 - 2s22p23s -> 2s2p33s) требует меньшей затраты энергии, чем полный его отрыв. У соседей азота по периодической системе — углерода и кислорода — разности энергии отрыва и аналогичного перевода составляют соответственно 87 и 103 ккал/г-атом. Принимая для азота среднюю величину, находим, что искомая энергия возбуждения равна 470 — 95 = 375 ккал/г-атом. Таким образом, пятиковалентное состояние атома азота возникает значительно легче четырехковалентного. Практически оно реализуется, например, в НМОз. [c.232]

Тот факт, что кислород и в гомеополярных соединениях никогда не проявляет валентности больше двух, с точки зрения теории атомной связи объясняется следующим образом в атоме кислорода имеется шесть внешних электронов, находящихся на энергетическом уровне с главным квантовым числом и = 2. Согласно принципу Паули (стр. 130 и сл.), на таком уровне может находиться максимум восемь электронов. Так как обычно каждая гомеополярная связь образуется парой электронов, для которой каждый из связанных атомов предоставляет один электрон, то при образовании двух главных валентностей число внешних электронов атома кислорода доходит до восьми, т. е. до максимально возможного числа. Чтобы образовалось более двух валентных связей, по крайней мере один электрон должен подняться с уровня с главным квантовым числом 2 на уровень с главным квантовым числом 3. Как следует из спектральных термов кислорода, для этого надо затратить очень большую энергию, а именно около 210 ккал г-атом. В атомах аналогов кислорода, наоборот, ни одному электрону не надо подниматься на уровень с ббльшим главным квантовым числом, чтобы стало возможным образование более двух гомеополярных главных валентных связей, так как в сипу большего значения главного квантового числа внешние энергетические уровни этих атомов могут содержать больше восьми электронов. Впрочем, и в атомах аналогов кислорода, чтобы они проявили валентность больше двух, электроны должны быть подняты на более высокий энергетический уровень, но не с большим главным квантовым числом, а всего лишь на уровень с большим побочным квантовым числом, а именно на -уровень. Если образуются две валентные связи, такого перехода электронов не происходит, поскольку, как следует из спектров, и у кислорода и у его аналогов основному состоянию атомов соответствует триплетный терм ( Рг)-Это значит, что атомы кислорода и его аналогов в основном состоянии содержат два неспаренных электрона. Следовательно, они могут проявлять валентность два, не требуя какой-либо энергии возбуждения, кроме энергии, необходимой для распада молекул на атомы, тогда как для проявления ими высших валентностей такая энергия возбуждения необходима. Отсюда понятно, почему в чисто гомеополярных соединениях и аналоги кислорода проявляют в основном валентность 2. [c.660]

Один из распространенных взглядов на процесс пере-оса водорода в спстемах организма состоит в следующем, читается, что по биохимической цепочке с уровня одно с олекулы на незаполненный уровень другой переходит тектрон, постепенно растрачивая запас своей энергии,. а последней стадии он соединяется с протоном из среды, аким образом, с кислородом реагирует уже целый атом эдорода. [c.127]