Уровни энергетические атомов и ионов

Если атом водорода поместить в сильное электрическое ноле, то его энергетические уровни расш,енляются, т. е. появляются новые уровни, лежаш,ие выше и ниже первоначальных (эффект Штарка). Разность между любыми двумя соседними уровнями пропорциональна напряженности ноля. Было показано [120, 133], что такое же действие могут оказывать электрические поля, создаваемые лигандами в области комплекса, где расположен центральный ион переходного металла. В частности, поле кубической симметрии, создаваемое шестью молекулами воды в вершинах правильного октаэдра вокруг иона Со +, расщепляет исходный одиночный уровень энергии на три уровня, причем расстояние между соседними уровнями составляет около 10 см , или 28 ккал. Эффект небольшого искажения правильного октаэдра можно учесть, вводя дополнительное ромбическое поле, которое накладывается на идеальное кубическое поле. Это приводит к дальнейшему расщеплению двух нижних уровней в триплеты, в каждом из которых расстояние между уровнями значительно меньше, как это показано на схеме [c.193]

Число и природа носителей т(жа в полупроводниках в большей степени зависят от их чистоты и характера примесей. Примеси принято делить на донорные и акцепторные, т, е. на отдающие и присоединяющие электроны. Донорные примеси увеличивают число электронов, а акцепторные — число дырок. Этот эффект примесей можно пояснить на примере германия, у которого имеется четыре валентных электрона. Если атом германия в его решетке заменить пятивалентным атомом мышьяка, то один электрон окажется лишним. Для его участия в проводимости необходимо, чтобы энергетический уровень атома примеси был расположен в запрещенной зоне вблизи зоны проводимости (непосредственно у ее нижнего края). Тогда каждый атом примеси будет ионизирован и электроны перейдут в зону проводимости. Число отрицательных носителей тока в полупроводнике с донорной примесью больше, чем число положительных носителей тем ие менее уравнение (5.45) остается справедливым, подобно тому как ионное произведение воды не изменяется при добавлении щелочи. Предположим, что один атом донорной примеси приходится ьа 10 атомов полупроводника. Считая все атомы примеси (иaпp iмep, мышьяка) полностью ионизированными, найдем, что в 1 см германия находится 4,5-10 при- [c.138]

Для выяснения физической природы явления ЭПР необходимо обратиться снова к рассмотрению влияния внешних постоянного и переменного магнитных полей на изолированный атом (ион), обладающий в свободном состоянии отличным от нуля результирующим магнитным моментом У. Каждый энергетический уровень такого атома характеризуется квантовым числом полного момента I. [c.714]

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]

Если внешний энергетический уровень атома состоит из трех, пяти или семи электронов и атом относится к р-элементам, то он может отдавать последовательно от I до 7 электронов. Атомы, внешний уровень которых состоит из трех электронов, могут отдавать один, два и три электрона. Так, алюминий образует ион А1 +, индий — ионы 1п+, 1п +, 1п +, таллий — ионы Т1+ и ТР+. Атомы, внешний уровень которых состоит из пяти или семи электронов, как, например, азот и хлор, образуют несколько ионов . [c.87]

У атомов, внешний уровень которых состоит из четного числа (четырех, шести или восьми) электронов, электроны отрываются парами. Например, атом олова, внешний энергетический уровень которого состоит из четырех электронов, образует ионы 5п + и 5п +. [c.87]

Но это можно рассматривать как абсолютно гипотетический случай. Если даже ионный остов и оказался бы на поверхности, он был бы экранирован электронами проводимости ). Поэтому более подходящим представляется следующий способ описания реальных систем. При подходе атома к поверхности, как показано на рис. 56, электронный уровень Еа в атоме расщепляется и уширяется по мере уменьшения расстояния до поверхности — при условии, что он попадает в зону проводимости металла. Фактически электрон больше уже не локализован у атома, а становится частью единой системы металл плюс адсорбированный атом , в которой электронное равновесие определяется энергией Ферми Ер. В адсорбированном состоянии или вблизи поверхности все уровни атома вплоть до энергии Ферми заняты. Если максимум энергетической зоны атома окажется выше уровня Ферми, то положительный заряд остова не будет полностью скомпенсирован и тогда получится положительный поверхностный слой. [c.213]

Электроны, вращающиеся вокруг ядра, связаны с ним энергией, величина которой зависит от энергетического уровня электрона. Чем выше этот уровень, тем меньше энергия связи. Чтобы оторвать электрон от ядра, нужно сообщить атому определенную энергию, превышающую энергию связи. Таким образом, превращение атома в положительно заряженный ион — эндотермический процесс. [c.45]

Адсорбированный атом может ионизоваться вследствие обмена зарядом с твердым телом (рис. 84). Если высший заполненный энергетический уровень атома лежит выше свободного уровняв твердом-теле,, электрон может перейти к твердому телу, а адсорбированная частица станет положительно заряженной (а) если же незаполненный энергетический уровень адсорбированного атома лежит ниже уровня Ферми твердого тела, электрон может перейти к атому, который превратится в отрицательно заряженный ион (б). Вероятность подобных переходов зависит от величины энергетического барьера между адсорбированным атомом и твердым телом. [c.183]

Когда атомы удалены на бесконечность, можно рассматривать отдельные энергетические уровни атомных орбиталей. При уменьшении расстояний и образовании металлического кристалла каждый отдельный уровень расплывается в полосу, ширина которой все время возрастает. Наконец, полосы перекрываются. При вычислении электронной энергии металла предполагается, что все электроны размещены на низких уровнях с учетом принципа Паули и электронного спина. Таким образом, основная концепция о металлической связи заключается в представлении о полосах (зонах) разрешенных значений энергии, разделенных запрещенными зонами. Особенность металлической связи заключается в следующем. В металле каждый атом рассматривается как ион, погруженный в электронное поле . Связь обусловлена приблизительно однородным электронным облаком. В такой системе возможны значительные перемещения положительных ионов без большой затраты энергии. [c.87]

Наружный энергетический уровень иона полностью достроен 8е , поэтому он может только терять электроны. Теряя два электрона, он окисляется до свободной серы, повышая при этом окислительное число от —2 до 0. Каждый атом иода, принимая по одному электрону, восстанавливается, его окислительное число понижается от О до —1. [c.66]

Электроны, вращаясь вокруг ядра, связаны с ним энергией, величина которой зависит от энергетического уровня электрона. Чем выше этот уровень, тем меньше энергия связи. Чтобы оторвать электрон от ядра, нужно сообщить атому энергию, превышающую энергию связи. Таким образом, превращение атома в положительно заряженный ион является эндотермическим процессом. Количество энергии, затрачиваемое при превращении атома в положительно заряженный ион, называется энергией ионизации или ионизационным потенциалом. [c.45]

Как видно из электронных формул, это атомы с незавершенными энергетическими уровнями. У атома натрия большой радиус атома (1,86 А) и очень малый ионизационный потенциал и электроотрицательность (1,01), поэтому он завершает энергетический уровень, отдает свой неспаренный Зх -электрон сильно электроотрицательному атому хлора (2,83). При переходе атома натрия в положительно заряженный ион 1 а+ радиус его сильно уменьшается от 1,86 А до 0,98 А у иона. [c.50]

Процесс возбуждения атома состоит в переходе одного из наружных валентных электронов атома на более высокий энергетический уровень. Процесс образования однократно заряженного положительного иона — в отрыве от атома одного из валентных электронов. Процесс образования отрицательного иона— в присоединении к атому или молекуле лишнего электрона на [c.193]

Передаче электрона от атома Ма к удаленному от него атому С1 соответствует переход от энергетического уровня А к уровню О. Расстояние между этими уровнями равно еУ —Есг, т. е. разности между энергией ионизации атома натрия и сродством атома хлора к электрону. Сильное кулоновское притяжение, возникающее при сближении ионов друг с другом (уровень О), приводит систему к минимуму Е, в котором силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания. Энергетическая разность между уровнем А (отдельные атомы) и минимумом Е (ионная молекула) соответствует теплоте образования ионной молекулы из атомов. [c.43]

Ионная связь возникает в результате перехода одного или нескольких электронов с внешнего энергетического уровня одного атома на внешний энергетический уровень другого атома. Переход электронов — причина возникновения зарядов у атомов и превращения их в ионы. Атом, потерявший электрон, становится положительно заряженным ионом, так как в нем преобладает заряд ядра (положительный). Атом, присоединивший электрон, становится отрицательно заряженным [c.19]

Простейшей атомной системой с двумя валентными электронами является нейтральный атом гелия. Как мы видели, его термы распадаются на две группы одиночные и триплетные. Нормальным состоянием нейтрального атома гелия является одиночное состояние ЬЬ Зц второе формально возможное состояние не осуществляется, так как оно противоречит принципу Паули. При возбуждении атома или иона с двумя валентными электронами наиболее часто возникают состояния, при которых лишь один из двух электронов переведен на энергетически более высокий уровень, второй же остается на нормальном уровне 1з. Схема 5 дает такие возможные состояния атома гелия и соответствующие им термы. Цифры в первых трех графах указывают число электронов, находящихся в данном состоянии. [c.160]

Кроме электронной структуры каждого иона и его окружения в кристалле существенную роль играют коллективные электронные свойства, которые зависят от степени делокализации электронов на отдельных ионах решетки (наличие узких или широких энергетических зон и их расположение по отношению к уровню Ферми). Из данных ЭПР следует, что с введением каждого нового атома молибдена в решетку пятиокиси ванадия возникает новый энергетический уровень в спектре (четырехвалентный ванадий) [60]. По мере увеличения концентрации молибдена эти уровни, по-видимому, сливаются в зону, причем электропроводность и работа выхода электрона возрастают. Такое изменение электронных свойств катализатора приводит к изменению скоростей окисления углеводородов. Лимитирующей стадией окисления углеводородов почти, всегда является не адсорбция компонентов, а их взаимодействие на поверхности твердого тела. Как показывают измерения работы выхода электрона при адсорбции смесей кислорода с углеводородами [203], образующийся при этом кислород-углеводородный комплекс, вероятно, заряжен. По-видимому, в случае связи углерода с металлическим ионом решетки комплекс заряжен положительно, а если связь осуществляется через кислородный атом, то комплекс является акцептором электронов. Таким образом, в зависимости от электронной структуры атомов, входящих в состав твердого тела, и электронных свойств образца поверхность катализатора будет заполнена различными заряженными кислород-углеводородными [c.289]

Атом, ион или молекула, поглощая квант света, переходит в более высокое энергетическое состояние. Обычно это бывает переход с основного, невозбужденного уровня на один из более высоких, чаще всего на первый возбужденный уровень. Вследствие поглощения излучения при прохождении его через слой вещества интенсивность излучения уменьшается и тем больше, чем выше концентрация светопоглощающего вещества. [c.50]

Результирующий градиент электрического поля на ядре создается в общем случае как атомными электронами, так и окружающими атом ионами. В отсутствие внешних электрических или магнитных полей атомные электроны не создают отличного от нуля градиента электрического поля на ядре. Действительно, заполненные или полузаполненные электронные оболочки обладают сферически симметричным распределением заряда. Если сверх этих оболочек в свободном атоме имеется, например, р-электрон, то в среднем он также не создает градиента электрического поля, ибо размазан по трем р-орбиталям, имеющим сферически симметричное зарядовое распределение (трехкратно вырожденный энергетический уровень). Однако, если атом находится во внешнем неоднородном электрическом поле, вырождение электронного уровня снимается и меняется заселенность различных подуровней. Это приводит к пространственной асимметрии электронного заряда и, следовательно, к появлению градиента электрического поля. Подобная асимметрия электронного заряда вызывает поляризацию внутренних сферически симметричных электронных оболочек, которые в свою очередь создают индуцированный градиент электрического поля на ядре противоположного знака (эффект экранирования по Штернхаймеру [106]). На основании сказанного выше результирующий градиент электрического поля (0) от одного стабилизированного на р -орби-тали р-электрона запишется в виде [c.59]

Для хемосорбции на п-проводнике энергия хемосорбции первого атома будет равна (а—ф)е, где а — сродство к электрону адсорбированного атома и ф—-работа выхода полупроводника, поскольку это выражение определяет изменение энергии электрона при переходе последнего от полупроводника к адсорбату. По мере того, как адсорбируется все большее количество атомов и переносится больше электронов, эти электроны начинают поступать с более глубоко расположенных в твердом теле примесных уровней и в граничном слое возникает объемный заряд. В результате этого изменяется потенциальная энергия электронов в полупроводнике, и при переходе от полупроводника к адсорбату электроны должны преодо- леть энергетический барьер V. Каждый новый адсорбированный атом увеличивает высоту этого барьера, понижая все больше уровень Ферми в полупроводнике. В конечном счете устанавливается равновесие, при котором потенциальная энергия электронов в адсорбате становится равной потенциальной энергии электронов (т. е. уровню Ферми) в полупроводнике. Дальше хемосорбция не может протекать с уменьшением свободной энергии. Пусть высота барьера при этом равна Vа число адсорбированных атомов (ионов) — N . СоЧедо-вательно. Л/,, электронов ушло из полупроводника, в результате чего граничный слой толщиной I обедняется носителями тока. [c.504]

Комплексообразование у переходных элементов. Явное стремление к образованию прочных комплексов наблюдается у многих переходных элементов (см. стр. 352). Как угфзывает Полинг, это можно обосновать квантово-механически. У ионов переходных элямёнтов существуют неполностью занятые -уровни. Электроны на этих неполностью занятых ( -уровнях очень часто частично или даже полностью не спарены. Например, ион Сг содержит три, ион Мп пять, ион.Ре2 (помимо двух спаренных) четыре неспаренных -электрона. Под влиянием окружающих лигандов электроны таких ионов могут спариваться, причем освобождается большее или меньшее число первоначально занятых -уровней. Так как эти -уровни лежат лишь немного ниже х-и /1-уровней следующих оболочек, из этих -, р- и -уровней может происходить образование новых общих уровней, способных заполняться электронами лигандов. Расход, энергии, затрачиваемый на спаривание первоначально неспаренных электронов, покрывается за счет энергии резонанса при гибридизации уровней. Электроны, обусловливающие атомную связь, принадлежат лигандам. Центральный атом представляет для этих электронов лишь свои вакантные энергетические уровни или образовавшиеся из них промежуточные, гНбридизованные уровни. Например, в ионе Со имеется два спаренных и четыре неспаренных 3 -электрона. При их спаривании освобождаются два 3 -уровня, образующих вместе с4 -уровнем и тремя 4/1-уровнями промежуточный уровень, на котором могут разместиться 2 х 6=12 электронов. Эти места могут быть заняты 6 молекулами аммиака, каждая из которых предоставляет одну электронную пару для образования атомной связи [c.444]

Затем в процессе каталитического крекинга карбониевые ионы претерпевают различные превращения. При гидридном сдвиге (реакция 4) положительный заряд переходит к соседнему атому углерода. Поскольку энергетический уровень понижается по мере смещения заряда к центру молекулы и так как максимальная устойчивость достигается при локализации заряда на втором четвертом атомах углерода от конца цепи, то происходит преимущественное образование олефинов с внутренней двойной связью. В результате метидного сдвига [c.297]

Окислительно-восстановительные свойства простых веществ определяются двумя энергетическими характеристиками атомов элементов энергией ионизации (ио-низационым потенциалом) и сродством к электрону. Энергией ионизации называется количество энергии, затрачиваемое на превращение атома в положительно заряженный ион. Она выражается или в электрон-вольтах на один атом (эв1атом), или в килокалориях на грамм-атом ккал1г-атом). Наименьшее значение энергии ионизации наблюдается у элементов, в атомах которых внешний энергетический уровень содержит только -электроны и один или редко два р-электрона (см. приложение, стр. 246). Эти элементы являются ярко выраженными восстановителями. [c.140]

Многие химические соединения с координационной связью являются комплексными соединениями (см. XIII). Находящийся в соединении атом или ион, содержащий в наружном энергетическом уровне неподеленную электронную пару, используемую для образования координационной связи, называется донором, а атом или ион, принимающий на свой наружный энергетический уровень обобщенную неподеленную электронную пару,— акцептором. В связи с этим координационную связь называют также донорно-акцепторной связью. [c.66]

Механизм гашения флуоресценции комплексов, в которых центральный атом меняет свою валентность, по мнению Е. Боуе-на и Ф. Уокеса , может быть следующий при поглощении кванта света комплекс переходит в возбужденное состояние, причем электрон адденда переходит на более высокий энергетический уровень. Освободившееся место занимает электрон иона металла в результате невозможен излучательный переход электрона адденда на низший уровень. Молекула органического соединения, находящегося в восстановленной форме, может снова окислиться катионом и процесс повторяется. [c.63]

Переход от кислородной кислоты к ее аниону обычно сопровождается выравниванием ядерных расстояний Э — О. Например, в H0N02 имеем ii(N—С1Н) = 1,41 и (N = 0) = 1,21 А, а в ионе N0" имеем (ЫО) = 1,22 А (IX 3 доп. 45). Как видно из этих данных, при отщеплении протона простая связь Ы—ОН переходит в двойную N — О, т. е. центральный атом акцептирует освободившуюся электронную пару кислорода на свой ближайший свободный энергетический уровень (в данном случае — Зр). Наиболее отчетливо такое акцептирование электронных пар на высокие энергетические уровни центрального элемента проявляется при образовании карбонилов металлов (ср. XIV 3 доп. 79). [c.519]

Переход от кислородной кислоты к ее аниону обычно сопровождается выравниванием ядерных расстояний Э — О. Например, в H0N02 имеем d(N — ОН) = 1,41 и (М = О) = 1,21 А, а в ионе N03" имеем (N0) = 1,22 А (IX 3 доп. 38). Как видно из этих данных, при отщеплении протона простая связь М—ОН переходит в двойную N 0, т. е. центральный атом акцептирует освободившуюся электронную пару кислорода на свой ближайший свободный энергетический уровень (в данном случае —Зр). Наиболее [c.305]

В свободных ионах переходных металлов (т. е. в газообразном состоянии) пять орбиталей -электронов йху, жг) 1/2, х -уг И ) эквивалентны В энергетическом отношении. Однако в ходе комплексообразования, в результате электростатического воздействия лигандов на центральный атом, пять -орбиталей теряют эквивалентность. Вследствие электростатического отталкивания лиганда энергии на орбиталях, направленных к лигандам, будут выше, чем энергии на орбиталях, более отдаленных от отрицательного заряда лигандов. На рис. 6 показано пространственное расположение пяти -орбиталей. Энергия каждой из них зависит от симметрии комплекса (от пространственного расположения лигандов). Например, в октаэдрическом комплексе лиганды находятся на осях х, у и г. Из рис. 6 видно, что только доли орбиталей . .2 у2 и направлены непосредственно к лигандам. Следовательно, энергии на этих орбиталях относительно выше, а на орбиталях ху, жг и уг, расположенных между лигандами, ниже. Если комплекс имеет симметрию правильного октаэдра, т. е. каждый лиганд находится на одинаковом расстоянии от центрального атома, то энергии - и 2 -орбиталей будут одинаковы (такие орбитали идентичного типа обозначают как eg), энергии на остальных орбиталях жу, у2 и х2 также одинаковы (их обозначают как t2g-орбитали). Следовательно, пятикратно вырожденный -уровень свободного иона расщепляется под влиянием кристаллического поля на дважды и трижды вырожденные подуровни. Нарушение октаэдрической симметрии приводит к дальнейшему расщеплению подуровней. [c.47]