3.Основные сведения о строении атомов. Квантово-механическая модель атома. Волновые свойства электронов.
ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОНА
Электрон
Атом — мельчайшая частица химического элемента, носитель всех его химических свойств. Атом неделим в химическом отношении. Атомы могут существовать как в свободном состоянии, так и в соединении с атомами того же элемента или другого элемента. Эту единицу называют углеродной единицей. Это число называется числом Авогадро N0. Так, в 55,85 г железа, 63,54 г меди, 29,98 г алюминия, и т. Зная число Авогадро, нетрудно подсчитать массу одного атома любого элемента. Так, масса атома водорода 1 и масса атома углерода 2 соответственно равны: Исходя из числа Авогадро, можно оценить и объем атома. Значит, один грамм-атом меди занимает объем , и на один атом меди приходится объем. Атом является сложным образованием и состоит из ряда более мелких частиц. Атомы всех элементов состоят из положительно заряженного ядра и электронов — отрицательно заряженных частиц очень малой массы. Ядро занимает ничтожно малую часть всего объема атома. Диаметр атома равен см, а диаметр ядра - см. Хотя диаметр ядра атома в paз меньше диаметра самого атома, практически вся масса атома сосредоточена в его ядре. Отсюда следует, что плотность атомных ядер очень велика. Если бы удалось собрать 1 см3 атомных ядер, то его масса была бы около млн. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы имеют общее название — нуклоны. Протон - - устойчивая элементарная частица с массой, близкой к углеродной единице. Заряд протона равен заряду электрода, но с обратным знаком. Протон — это атом водорода, лишенный электрона. Нейтрон — атомная оболочка, отрицательный заряд которой компенсирует положительный заряд ядра, обусловленный наличием в нем протонов. Таким образом, количество электронов в атоме равно количеству протонов в его ядре. Зависимость между числом протонов , числом нейтронов и массовым числом атома выражается уравнением: Все химические процессы образования и разрушения химических соединений происходят без изменения ядер атомов элементов, входящих в состав этих соединений. Изменения претерпевают только электронные оболочки. Химическая энергия, таким образом, связанa с энергией электронов. Чтобы понимать процессы образования и разрушения химических соединений, следует иметь представления о свойствах электрона вообще и особенно о свойствах и поведении электрона в атоме. Электрон — это элементарная частица, обладающая элементарным отрицательным электрическим зарядом, т. Заряд электрона равен эл. Масса покоя электрона равна г, то есть в ,14 раза меньше массы атома водорода. Масса электрона составляет углеродной единицы. В начале XX века М. Эйнштейн создали квантовую теорию света, согласно которой свет является потоком отдельных квантов энергии, которую нecyт частицы света — фотоны. Величина кванта энергии E различна для различных излучений и пропорциональна частоте колебаний: Планк показал, что атомы поглощают или испускают лучистую энергию только отдельными вполне определенными порциями — квантами. Пытаясь увязать закон классической механики с квантовой теорией датский ученый Н. Бор считал, что электрон в атоме водорода может находиться лишь на определенных — постоянных орбитах, радиусы которых относятся друг к другу как квадраты целых чисел Эти орбиты Н. Бором были названы стационарными. Излучение энергии происходит только при переходе электрона с более дальней орбиты на более близкую к ядру орбиту. При переходе же электрона с болей близкой орбиты на более дальнюю энергия атомом поглощается. Решение вопроса о распределении электронов в атоме основано на изучении линейчатых спектров элементов и их химических свойств. Спектр атома водорода почти полностью подтверждал теорию Н. Однако наблюдаемое расщепление спектральных линий у многоэлектронных атомов и усиление этого расщепления в магнитном и - электрических полях теория Н. Бора объяснить не могла. Современная физическая теория, получившие название квантовой, или волновой механики , показала, что движение и взаимодействие частиц малой массы — микрочастиц происходят по законам, отличным от законов классической механики. Микрочастице одновременно присущи некоторые свойства корпускул частиц и некоторые свойства волн. С одной стороны, электрон, протон или другая микрочастица движется и действует подобно корпускуле, например, при соударении с другой микрочастицей. С другой стороны, при движении микрочастицы обнаруживаются типичные для электромагнитных волн явления интерференции и дифракции. Таким образом, в свойствах электрона как и других микрочастиц , в законах его движения проявляются неразрывность и взаимосвязь двух качественно различных форм существования материи, вещества и поля. Микрочастицу нельзя рассматривать ни как обыкновенную частицу, ни как обыкновенную волну. Микрочастица обладает корпускулярно-волновым дуализмом. Говоря о взаимосвязи вещества и поля, можно прийти к выводу, что, если каждой материальной частице присуща определенная масса, то, по-видимому, этой же частице должна отвечать и определенной длины, волна. Возникает, вопрос о взаимосвязи массы и волны. В году французский физик Луи де Бройль высказал предположение, что с каждым движущимся электроном и вообще с каждой движущейся материальной частицей связан волновой процесс, длина волны которого , где - длина волны в см м , h - постоянная Планка, равная эрг. Из этого уравнения видно, что частица, находящаяся в покое, должна иметь бесконечно большую, длину волны и что длина волны уменьшается с увеличением скорости частицы. Длина волны у движущейся частицы большой массы очень мала и экспериментально ее определить пока нельзя. По тому мы говорим о волновых свойствах только микрочастиц. Электрон обладает волновыми свойствами. Это значит, что его движение в атоме можно описать волновым уравнением. Планетарная модель строения атома водорода, созданная Н. Бором, который исходил из представления об электроне только как классической частице, не может объяснить целого ряда свойств электрона. Квантовая механика показала, что представление о движении электрона вокруг ядра по определенным орбитам подобно движению планет вокруг Солнца, следует считать несостоятельным. Электрон, обладая свойствами волны, движется по всему объему, образуя электронное облако, которое для электронов, находящихся в одном атоме, может иметь различную форму. Основная характеристика, определяющая движение электрона в поле ядра,— это его энергия. Энергия электрона, как и энергия частицы светового потока — фотона, принимает не любые, а лишь определенные дискретные, прерывные или, как говорят, квантующиеся значения. Движущийся электрон обладает тремя степенями свободы перемещения в пространстве соответственно трем координатным осям и одной дополнительной степенью свободы, обусловленной наличием у электрона собственного механического и магнитного моментов, которые учитывают вращение электрона вокруг своей оси. Следовательно, для полной энергетической характеристики состояния электрона в атоме необходимо и достаточно иметь четыре параметра. Эти параметры получили название квантовых чисел. Квантовые числа, так же как и энергия электрона, могут приникать не все, а лишь определенные значения. Соседние значения квантовых чисел различаются на единицу. Главное квантовое число n характеризует общий запас энергии электрона или его энергетический уровень. Главное квантовое число может принимать значения целых чисел от 1 до. Для электрона, находящегося в поле ядра главное квантовое число может принимать значения от 1 до 7 соответственно номеру периода в периодической системе, в котором находится элемент. Энергетические уровни обозначаются или цифрами в соответствии со значениями главного квантового числа, или буквами: Орбитальное квантовое числа l, которое иногда называют побочным квантовым числом, характеризует различное энергетическое состояние электрона данного уровня. Тонкая структура спектральных линий говорит о том, что электроны каждого энергетического уровня группируются в подуровни. Орбитальное квантовое число связано с моментом количества движения электрона при его движении относительно ядра атома. Орбитальное квантовое число определяет также форму электронного облака Квантовое число l может принимать все целочисленные значения от 0 до п Каждому значению l соответствует определенный подуровень. Для подуровней применяются буквенные обозначения. Электроны различных подуровней соответственно называют s-, p-, d-, f - электронами. Возможное число подуровней для каждого энергетического уровня равно номеру этого уровня, но не превышает четырех. Это может быть только когда электрон поступательно движется не вокруг ядра, а от ядра к периферии и обратно. Электронное облако s-электрона имеет форму шара. Магнитное квантовое число - c моментом количества движения электрона связан и его магнитный момент. Магнитное квантовое число характеризует магнитный момент электрона. Энергетические состояния принято обозначать схематически энергетическими ячейками, изображая их в виде прямоугольников, а электроны в виде стрелок в этих ячейках. Спиновое квантовое число - характеризует внутреннее движение электрона — спин. Оно связано с собственным магнитным моментом электрона, обусловленным его движением вокруг своей оси. Это квантовое число может принимать только два значения: Два электрона пара с одинаковыми значениями квантовых чисел: Принцип Паули, принцип наименьшей энергии, правило Гунда. Распределение электронов в атомах элементов определяют три основных положения: Изучая многочисленные, спектры атомов швейцарский физик В. Паули в году пришел к выводу, который получил название принципа или запрета Паули: Энергетические состояния электронов, характеризуемые одинаковыми значениями трех квантовых чисел: Согласно принципу Паули, в энергетической ячейке может быть только два электрона, причем с противоположными спинами Нахождение в одной энергетической ячейке третьего электрона означало бы, что у двух из них все четыре квантовых числа одинаковы. Число, возможных состояний электронов рис. Таким образом, на s-подуровне возможно 2 электрона ; на p-подуровне 6 электронов ; на d-подуровне 10 электронов ; на f-подуровне 14 электронов. Число возможных состояний электронов на каком-либо уровне равно квадрату главного квантового числа а максимальное число электронов на этом уровне. Последовательность размещения электронов в атоме должна отвечать наибольшей связи их с ядром, т. Поэтому электрону необязательно занимать вышележащий энергетический уровень, если в нижележащем уровне есть места, располагаясь на которых электрон будет обладать меньшей энергией. Когда энергии близких подуровней очень мало отличаются друг от друга, встречаются некоторые исключения из этого правила. Так, подуровень 5d заполняется одним электроном 5dl раньше 4f; 6d раньше 5f. Заполнение энергетических уровней и подуровней идет в следующей последовательности: Иными словами, при данном значении I электроны в атоме располагаются так, что суммарное спиновое число их максимально. Например, если в трех р-ячейках надо разместить три электрона, то каждый из них будет располагаться в отдельной ячейке таким образом: Принимая во внимание рассмотренные положения, легко представить распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням в атомах любого элемента. Это распределение электронов в атоме записывается в виде так называемых электронных формул. В электронных формулах буквами s, p, d, f обозначаются энергетические подуровни электронов; цифры впереди букв означают энергетический уровень, в котором находится данный электрон, а индекс вверху справа - число электронов на данном подуровне. Например, запись 5р3 оначает, что 3 электрона располагаются на р-подуровне пятого энергетического уровня. Чтобы составить электронную формулу атома любого элемента, достаточно знать номер данного элемента в периодической системе и выполнить основные положения, которым подчиняется распределение электронов в атоме. Пусть, например, нужно составить электронные формулы для атомов серы, кальция, скандия, железа и лантана. Из периодической таблицы определяем номера данных элементов, которые соответственно равны 16, 20, 21, 26,. Это значит, что на энергетических уровнях и подуровнях у атомов данных элементов содержится соответственно 16, 20, 21, 26, 57 электронов. Соблюдая принцип Паули и принцип наименьшей энергии, т. Структура электронной оболочки атома может быть изображена и в виде схемы размещения электронов по энергетическим ячейкам. Для атомов железа такая схема имеет следующий вид:. На этой схеме наглядно видно выполнение правила Гунда. На Зd-подуровне максимальное количество, ячеек четыре заполнено неспаренными электронами. Изображение структуры электронной оболочки в атоме в виде электронных формул и в виде схем наглядно не отражает волновых свойств электрона. Однако следует помнить, что для каждого s-, р-, d-, f-электрона характерно свое электронное облако. Различная форма электронного облака указывает на то, что электрон имеет неодинаковую вероятность нахождения в данной области пространства атома. В зависимости от значения магнитного квантового числа m1 ориентация электронного облака в пространстве будет также различной. Файлы Тесты Сборники тестов ЕНТ ЕНТ ЕНТ ЕНТ ВОУД Казахский язык Русский язык Математика История Казахстана Биология Физика География Английский язык Всемирная история Химия Шпаргалки Казахский язык Русский язык Математика История Казахстана Биология Физика География Английский язык Всемирная история Химия Ученику Общая категория Казахский язык Русский язык Математика История Казахстана Биология Физика География Английский язык Всемирная история Химия Информатика Студенту Высшая математика Экономическая теория Социология Физика Информатика Искусство Культурология Геодезия Основы права Политология Философия Экология Учителю Аттестация учителей Лабораторные работы Открытые уроки Дидактический материал Презентации Видео уроки Внеклассные мероприятия Тесты и билеты Исследовательская работа Интерактивная доска Олимпиады Форум Гостевая. Масса и размеры атомов. Модель атома по Бору. Характеристика электрона четырьмя квантовыми числами. Число возможных состояний электронов на каком-либо уровне равно квадрату главного квантового числа а максимальное число электронов на этом уровне Принцип наименьшей энергии. Войти через uID Старая форма входа.
Панасоник кх т7630 инструкция
Товарный чек бланк excel
Чай копья кудин
Кафе на открытом воздухе в санкт петербурге
Загрязнение воды и способы ее очистки
Сколько времени надо варить клубничное варенье
Как удалить эпл айди с айфона 5
Правила поведения в коммунальной квартире
Личностные результаты по английскому языку по классам
Мансардный дом 7 на 10 чертежами
Скачать музыку мп3 в контакте
Стихи на новый год слова
Расписание поезда мурманск гомельна 2017 год
Золотая карта visa преимущества
Чертеж цнд турбины к 220 44 каэс