double arrow

Ядерная модель строения атома. Квантово-механические представления о строении атома.

Ядерная модель атома. Атомы представляют собой сложные образования, построенные из более мелких структурных единиц. Ядро построено из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов.

Противоречие модели атома Резерфорда:

1) теория Резерфорда не смогла объяснить устойчивость атомов.

2) модель атомов Резерфорда приводит к неправильным выводам о характере атомных спектров.

Квантово-механические представления о строении атома НильсБор предложил теорию, определяющую ядерную модель атома с квантовой теорией света. Основываясь на положениях квантовой теории света Нильс Бор сделал вывод, что энергия не может меняться непрерывно, а только лишь скачками, т.е. дискретно. Состояние электронов в атоме квантовано.

Постулаты Бора:

1) Электрон может вращаться вокруг ядра не по любым, а только лишь по строго определённым орбитам, называемых стационарными.

2) Виде стационарной орбиты электрон не излучает энергии.

3) Излучение происходит при скачкообразном переходе электрона с одной стационарной орбиты на другу.

Недостатки теории Бора:

1) Внутренняя противоречивость.

2) Не ясен вопрос: где находится электрон при переходе с одной орбиты на другую?

3) Теория Бора не смогла объяснить некоторых важнейших характеристик спектров многоэлектронных томов.

Создание квантовой механики произошло на пути обобщения представлений о коркуспулярно–волновой двойственности фотона на все объекты микромира, прежде всего на электрон. λ = h \ m2 = h \ p - уравнение Де Бройля.




Предположение Де Бройля было подтверждено в Англии, США, СССР. Немецкий учёный Шрёдингер в 1925г. предположил, что состояние движущегося в атоме электрона должно описываться известным уравнением стоячей волны: (-Ћ2\2m)∆ψ+Uψ = Eψ

Ћ – постоянная Планка (h-2π)

M – масса электрона

∆ - оператор Лапласа = 1\δx2+1\δy2 +1\δz2

Ψ – волновая функция, соответствующая в уравнении Шрёдингера амплитуде 3-х мерного волнового процесса.

Величина ψ является комплексной переменной.

Квадрат волновой функции – это вероятность обнаружения электроном в данной области пространства:| ψ2 | = dv = dw

Уравнение Шрёдингера связывает энергию электрона с его пространственными координатами (x;y;z), а также волновой функцией ( ψ ), соответствующей в данном уравнении амплитуде 3-х мерного волнового процесса.Допустимые уровни энергии электрона определены значению n, получившего название главное квантовое число.



 

14. Квантовые числа. Главное квантовое число.Существуют: главное квантовое, орбитальное, магнитное, спиновое.

Главное квантовое число n – описывает возможные энергетическое состояния n 1,2,3,4,5,6,7 или K,L,M,N,O,P,Q. Главное квантовое число определяет энергетическое состояние.

 

15. Квантовые числа. Орбитальное квантовое число.Существуют: главное квантовое, орбитальное, магнитное, спиновое.

Орбитальное квантовое число l 0,1,2,3 (n-1) S,P,D,F. Оно определяет форму электронного облака.

 

16. Квантовые числа. Магнитное квантовое число.Существуют: главное квантовое, орбитальное, магнитное, спиновое.

Магнитное квантовое число. Ориентация в пространстве электронных облаков определяется значениями магнитного (m) числа:

m (-l;0;+l)

l=0 m= 0

l=1 m= -1;0;1

l=2 m= -2;-1;0;1;2

Общему значению l соответствует (2l+1) значений магнитного квантового числа (m).

 

17. Квантовые числа. Спиновое квантовое число.Существуют: главное квантовое, орбитальное, магнитное, спиновое.

Спиновое квантовое число. S – Спин (от англ. вращаться). Спин определяет ориентацию собственного момента импульса в пространстве, на направлении внешнего магнитного поля. Принимает 2 значения от -1/2 до +1/2.

 

18. Формы электронных облаков. Атомная электронная орбиталь.

а) S б) P в)D

 

 

Атомная электронная орбиталь – состояние электрона в атоме характеризуется значениями квантовых чисел n, l, m

 

19. Порядок заполнения электронами энергетических уровней в атоме. Атомная орбиталь заполняется в соответствии с: 1) принцип минимума энергии, 2) принцип Паули, 3) Правило Хунда 4)Правило Клечковского

 

20. Принцип минимума энергии.Наиболее устойчивому состоянию атома соответствуем минимально возможному значению его энергии, любое другое состояние является возбужденным или неустойчивым. Из него электрон переходит в состояние с более низкой энергией.

 

21. Принцип Паули.В атоме не может быть двух электронов, у которых все 4 квантовых числа были бы одинаковыми.

 

22. Правило Хунда.В данном подуровне электрон стремиться занять энергетическое состояние таким образом, чтобы суммарный спин был максимальным.

 

23. Правило Клечковского. Заполнение энергетических уровней происходит в порядке возрастания суммы чисел n+l, а при равном значении n+l, в порядке возрастания n.

 

24.Строение атомных ядер. Изотопы.Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Протон – элементарная частица, несущая положительный заряд, равный заряду электрона. Масса протона = массе электрона = 1,67*10-19кг. Обозначат: p. Нейтрон – нейтральная частица. Обозначают: n. Атомная масса (А)=p+n.

Атомы, обладающие одинаковым зарядом ядра, на разным числом нейтронов называют изотопами.

 

25. Энергия связи. Дефект массы. Энергия связи – количество энергии выделяющаяся при образовании химической связи. Дефект массы – разность между массами ядра и нуклонов.

26.Периодический закон порядковый номер элемента.Периодический закон Д.И. Менделееваоткрыт в 1869г. Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов. Отсюда вытекает, что изменение свойств химических элементов по мере возрастания их атомной массы не совершается непрерывно в одном и том же направлении, а имеет периодический характер. Через определённое число электронов происходит как бы возврат назад к исходным свойствам, после чего в известной мере вновь повторяются свойства предыдущих элементов в той же последовательности, но с некоторым качественными и количественными различиями.

Порядковый номер элемента – это важнейшая константа, выражающая положительный заряд ядра его атома. Из электронейтральности атома следует, что и число вращающихся вокруг ядра электронов равно порядковому номеру элемента. Таким образом, заряд атомного ядра является той основной величиной, от которой зависят свойства элемента и его положение в периодической системе.






Сейчас читают про: