Строение атома и периодическая система

 

Атомэлектронейтральная микросистема, состоящая из положительного заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов линейный размер атома ~ см, ядра ~ см.

Основой современной теории атома являются законы и положения квантовой (волновой) механики – раздел физики изучающий движение микрообъектов.

Основным положением квантовой механики является корпускулярно-волновая двойственность, то есть микрочастица обладает и свойствами частицы, и свойствами волны.

Математически это выражается уравнением де Бройля, согласно которому частицам, имеющим массу m и движущимся со скоростью , соответствует волна длинной λ:

(84)

где h – постоянная Планка .

Из волновых свойств микрообъектов вытекает вывод, известный под названием принципа неопределенности Гейзенберга: микрочастица также, как и волна не имеет одновременно точных значений координат и импульса (где ).

Это проявляется в том, что чем точнее определяются координаты частицы, тем неопределеннее ее импульс (или связанная с ним скорость ), и наоборот.

Поэтому для описания движения микрочастица используется вероятностной подход, то есть определяется не их точное положение, а вероятность нахождения в той или иной области околоядерного пространства.

Состояние электрона в атоме описывается с помощью квантово-механической модели – электронного облака – плотность соответствующих участков которого пропорциональна вероятности нахождении там электрона (поскольку такая вероятность существует даже на относительно большом расстоянии от ядра, электронное облако не имеет определенных четких границ).

Электронное облако электронаобласть околоядерного пространства, ограниченного условной поверхностью, которая охватывает 90% электронного облака. Эта область пространства называется также орбиталью.

Математическое описание орбитали возможно с помощью квантовых чисел:

1) главное квантовое число (n) – запас энергии электрона, т.е. степень его удаления от ядра, или размер электронного облака (принимает значения натуральных чисел от 1 до ∞).

Состояние электрона, характеризующиеся одинаковым значением главного квантового числа, образует электронные слои (обозначаются 1,2,3,4,… или K,L,M,N,O...).

2) орбитальное квантовое число ( ) – характеризует форму электронного облака (принимает значения от 0 до ( )).

3) магнитное квантовое число ( ) – характеризует пространственную ориентацию электронного облака (принимает значения ( ),…,0,….( )).

В общем виде любому соответствует возможных значений магнитного квантового числа, т.е. возможных расположений Электронного облака данного типа в пространстве.

Общее число орбиталей, из которых состоит любой энергетический уровень – , а число орбиталей, составляющих подуровень – .

Состояние электрона в атоме, характеризующееся определенными значениями квантовых чисел и , то есть определенными размерами, формой и ориентацией в пространстве электронного облака, называется атомной электронной орбиталью.

4) спиновое квантовое число ( ) – характеризует собственный механический момент электрона, связанный с вращением вокруг своей оси (принимает значения ).

Общая характеристика состояния электрона в многоэлектронном атоме определяется принципом Паули:

в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором всех четырех квантовых чисел.

Максимальная емкость энергетического подуровня – электронов; а уровня – .

 

Пример: если . то

Распределение электрона в атоме, находящемся в основном состоянии, определяется зарядом ядра. При этом электрон размещается согласно принципу минимальной энергии:

наиболее устойчивое состояние электрона в атоме соответствует минимально возможному значению его энергии.

Конкретная реализация этого принципа отражается с помощью:

Принципа Паули,

§ правила Хундав пределах энергетического подуровня электроны располагается так, чтобы их суммарный спин был максимальным.

§ правило Клечковского – с ростом атомного номера элемента электроны размещаются последовательно на орбиталях, характеризуемых возрастанием суммы главного и орбитального квантовых чисел ); при одинаковых значениях этой суммы раньше заполняется орбиталь с меньшим значением главного квантового числа.

Последовательность заполнения энергетических подуровней:

Существует два способы составления схем распределения электронов в атоме:

§ в виде формул электронных конфигураций, например для , где показатель степени указывает на число электронов на данном подуровне;

§ в виде квантовых ячеек (клетка, кружок или черточка) – для изображения электронной орбитали и стрелок, направление которых указывает на ориентацию спинов электронов, – для обозначения электронов:








Дата добавления: 2016-02-09; просмотров: 1035;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.009 сек.