Чому борівська модель атома водню не може бути застосована до багатоелектронних атомів

Тому що модель Бора розглядала електрони в атомі як нерелятивістські частинки. Тому не могла пояснити тонку структуру спектрів та інші явища пов’язані зі спіном електрона (чисто релятивістська характеристика електрона). Цю характеристику ввів Дірак. Тонка структура спектрів спричиняється взаємодією власного магнітного моменту електрона (спіну) з його орбітальним магнітним моментом – спін-орбітальна взаємодія. Тонка структура з’являється тоді, коли знімається виродження по орбітальному квантовому числу.

Назвіть квантові числа, що визначають стан електрона в атомі водню, їх фізичний зміст.

n– головне квантове число, введене в теорії квантування бора-зомерфельда; виходячи з цієї ж теорії визначає число хвиль де-Бройля на стаціонарній орбіталі. Воно загалом визначає енергію електрона на рівні з номером n та радіус стаціонарной орбіти даного рівня.    

n_r, n_φ,(n_φ→ l –з рівнянь Шредінгера, визначає квадрат моменту кількості руху, пробігає  значення від 0 до n-1) – радіальне та кутове (орбітальне) квантові числа, котрі визначають величини радіального та кутового узагальнених імпульсів. Стаціонарні орбіти електрона в моделі атома Бора-Зомерфельда є двовимірні криві, котрі характеризуються цими двома квантовими числами.n= n_r+ n_φ Через те, що енергія електрона визначається лише головним квантовим числом, то з’являється виродження по кутовому квантовому числу.

m(n_Ψ)– магнітне квантове число, введено в теорію бора через те, що окрім орбітального моменту електрон в атомі повинен мати ще й магнітний момент (як контур зі струмом). Воно знімає виродження по кутовому квантовому числу і має 2n_φ+1 значень. Число m назване магнітним тому, що воно визначає проекцію магнітного моменту на напрямок, що збігається з напрямком напруженості магнітного поля, і визначає енергію електрона в атомі, яку він набуває в магнітному полі.

Який принцип покладений в побудову таблиці Менделєєва?

Періодичність властивостей елементів із зміною атомного номера може бути зв’язана з періодичною зміною заповнення електронних оболонок при зростанні Z, тобто із зміною електронної конфігурації атомів. Періодичний закон Д.І. Менделєєва відображає періодичність у заповненні електронних оболонок. Атоми з подібною конфігурацією зовнішніх електронних оболонок мають подібні властивості.

107. Чим обумовлений ковалентний зв`язок в молекулах?

Обумовлений взаємодією хвильових функцій тих електронів, які забезпечують звязок  між атомами (зазвичай зовнішні електрони). Але необхідно також щоб спінові функції електронів зв’язку були антисиметричними, а просторові – симетричними. В такому разі перекриття електронних хмар атомів викличе створення гібридизованого стану, який буде забезпечувати обмінну енергію зв’язку. Ковалентний зв’язок не має класичного аналога. Це квантове явище, котре виникає внаслідок обмінної взаємодії, яка є проявом специфіки квантових законів руху систем однакових частинок. Вона виникає із-за кулонівської взаємодії між електронами і ядрами і зв’язана із кореляцією в русі електронів, котра виникає через симетризацію хвильових функцій у відповідності з принципом виключення Паулі. Вона з’являється тому, що стани двох тотожних частинок повинні описуватись не хвильовими функціями окремих частинок, а їх симетричними й антисиметричними комбінаціями.

Чим обумовлено зонна структура твердого тіла?

Основною особливістю твердих тіл є взаємодія великої кількості частинок, зокрема, електронів, що входять до складу твердих тіл. Багаточастинкова взаємодія впливає на енергетичні спектри електронів, що визначає електронні властивості твердих тіл. Ізольовані атоми розділені широкими потенціальними бар'єрами шириною r >> a₀, де а₀–борівський радіус (~розмір атома). Широкі потенціальні бар'єри не дозволяють електронам переходити від атома до атома за допомогою надбар'єрних або тунельних переходів. Тому сукупність розріджених, не взаємодіючих атомів зберігає енергетичну структуру, притаманну окремим атомам. Після повільного однорідного стиснення сукупності атомів їхня взаємодія змінює енергетичний спектр. Насамперед, згідно принципу Паулі, на одному енергетичному рівні може знаходитись не більше двох електронів із протилежно орієнтованими спінами. Тому при стисканні під впливом електричного поля кристала відбувається розщеплення електронних рівнів на зони з N підрівнями.