Кванто-механические представления о строении атома. Квантовые числа.
Теория строения атома основана на законах, описывающих движение микрочастиц (электронов, атомов, молекул) и их систем (например, кристаллов). Примерно в начале XX в. исследования явлений (фотоэффект, атомные спектры) привели к выводу, что энергия распространяется и передаётся, поглощается и испускается не непрерывно, а дискретно, отдельными порциями – квантами. Предположение о квантовании энергии впервые было высказано М. Планком в 1900 г. и было обосновано Эйнштейном в 1905 г.: энергия кванта 
зависит от частоты излучения 
: 
, где (1) 
– постоянная Планка (
)
Частота колебаний и длина волны 
связаны соотношением: 
, где 
– скорость света.
Для описания электромагнитного излучения привлекают как волновые, так и корпускулярные представления: с одной стороны монохроматическое излучение распространяется как волна и характеризуется длиной волны, с другой стороны оно состоит из микрочастиц – фотонов, переносящих кванты энергии. В 1924 г. Луи де Бройль предложил распространить корпускулярно-волновые представления на все микрочастицы. Математически это выражается соотношением де Бройля, согласно которому частице массой 
, движущейся со скоростью 
, соответствует волна длиной : 
. Гипотеза де Бройля была экспериментально подтверждена обнаружением дифракционного и интерферентного эффектов потока электронов.
Микрочастица, так же как и волна не имеет одновременно точных значений координат и импульса. Это проявляется в том, что чем точнее определяется координаты частицы, тем неопределеннее её импульс, и наоборот. Поэтому мы говорим о максимально вероятном нахождении электрона в данном месте в определённый момент времени. Та область пространства, где >90% находится электрон называется атомной орбиталью.
В центре атома находится ядро (протоны – положительно звряженные, и нейтроны), вокруг него вращаются электроны, заряженные отрицательно. В 3-х мерном пространстве 4-мя квантовыми числами описывается состояние электрона:
Главное квантовое число 
характеризует удалённость электрона от ядра и определяет его энергию (чем больше , тем больше энергия электрона и тем меньше энергия связи с ядром). принимает целочисленные значения от 1 до ¥.
Состояние электрона характеризующееся различными значениями главного квантового числа , называется электронным слоем (электронной оболочкой, энергетическим уровнем). Они обозначаются цифрами 1, 2, 3, 4, 5, … или буквами K, L, M, N, O ….
Квантовое состояние атома с наименьшей энергией – основное состояние, а с более высокой – возбуждённое состояние. Побочное квантовое (орбитальное, азимутальное) число 
(принимает все целочисленные значения от 0 до (n-1)).
Состояние электрона характеризующееся различными значениями побочного квантового числа называется энергетическим подуровнем. В пределах каждого уровня с увеличением , растёт энергия орбитали.
Каждому значению соответствует определённая форма орбитали
Магнитное квантовое число характеризует ориентацию орбитали в пространстве (принимает все целочисленные значения от - до + ).
Например, для 
. В пределах каждого подуровня орбиталь имеет одинаковую энергию.
Спиновое квантовое число 
характеризует вращательный момент, который приобретает электрон в результате собственного вращения вокруг своей оси (принимает два значения: 
– вращение по часовой стрелке, 
– вращение против часовой стрелки).
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 26; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!