Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Спектрален серия водороден атом




Изследванията на спектрите на емисия разредена газове (т.е. емисионен спектър на отделните атоми) показват, че всеки газ е присъща в дадена спектър, който се състои от отделни спектрални линии или групи от близко разположени линии. Особено ясно се проявява в спектъра на най-простия атом водород.

Swiss учен I.Balmer качват емпирична формула, която описва всички известни към момента на спектралните линии на водородния атом във видимата област на спектъра:

(8.1).

където В = конст, п = 3; 4; 5; 6.

Ако въведем означението - Брой Wave, тогава:

(8.2),

където = 1,10.10 7 m -1 - Rydberg постоянно.

От изразите (8.1) и (8.2) следва, че спектралните линии, характеризиращи се с различни номера N, образуват група или серия от линии наречен серия Balmer:

(8.3),

където п = 3, 4, 5, 6.

С увеличаването на сближаващи N Series линия; вълнови числа (В n® ¥), определят границите на спектрална серия.

Заедно с поредица от атомен водород в Балмер спектър от други серии, вълнови числа могат да бъдат представлявани от подобни формули са открити.

В ултравиолетовата област на серия Lyman:

п = 2, 3 ... (8.4)

В инфрачервената област:

- Paschen серия, п = 4, 5 ...

) - Brackett серия, п = 5, 6, ... (8.5)

- Пфунд серия, п = 6, 7 ...

- Серия от Humphrey, п = 7, 8 ...

Анализ на съотношението (8.3) - (8,5), можем да кажем, че цялата последователност от атомарни водород може да бъде представен с общата формула, Balmer нарича общата формула:

(8.6)

където М е във всеки от тази серия фиксирана стойност, т = 1; 2; 3; 4; 5; 6 (определяне на серия); и п = 1 М, М + 2, ... (посочва отделните линии в тази серия). Нека стойността на и - Спектрални условия. След това (8.6) могат да бъдат написани

(8.7).

Уравнение (8.7) е комбинация принцип нарича.

Този принцип е установено емпирично, и теория на Бор даде своята интерпретация: всеки спектрални гледна точка съответства на определен неподвижно състояние на атома и втория постулат на Бор - това е принципът на комбинация, изразено чрез други средства. В действителност, тъй и след това , Според втория постулат на Бор или ,

(8.8).

Сравняване (8.7) и (8.8) могат да бъдат написани:

и ,

Така се получава израз за равновесно състояние енергията на атома: (8.9)

Знакът "-" има конвенционалния смисъл, чисто физически смисъл - положителната енергия на електрона в областта на ядрената енергетика е отрицателна. От (8.9) се вижда, че енергията на стационарни състояния образуват дискретни серия за п = 1, 2, 3 ...

§ 9. теория на атома на водорода Бор.

Постулати, изтъкнати от Бор, е възможно да се изчисли на спектъра на водородния атом и водородните-подобни системи (системи, които се състоят от ядро от такса Зе и електрон (например, йоните Не +, Li +), както и теоретично изчисляване на константата Rydberg.



След Бор, помисли за движението на електрона в водородната система, ограничена до кръгова стационарни орбити. Потенциалната енергия на взаимодействие на електрона с ядрото:

(9.1),

R - радиус на орбитата. Кинетичната енергия на електроните, които се движат около ядрото: (9.2).

Тогава общата енергия на атома:

(9.3).

Електрон около ядрото се ускорява под действието на силата на Кулон: ,

Според втория закон на Нютон (ma = F к) може да се запише:

(9.4);

тук (9.5).

Ние представлява (9.5) до (9.3): (9.6).

В класическата механика, радиусът на електрон орбитата може да приеме всяка стойност, тогава енергията в съответствие с (9.6) може да приеме всяка стойност. Според постулатите на атомната енергия на Бор, а оттам и на радиуса на електрона орбитата дефинирани. Бор предложен избор правило или квантуване правило (трета Бор постулат) на всички възможни орбити на електрона е само тези, за които моментът на импулса на електрона е кратно на константата на Планк:

(9.7),

където п = 1,2,3, ... - основното квантово число. Използването на отношенията (9.4) и (9.7) се определят фиксиран радиус на електрона орбита:

(9.8),

при (Радиус на първата орбита).

От (9.8) следва , Заместването (9.8) в (9.10) получаваме израз за енергията от стационарни състояния:

= (9.9)

при - Енергийна на първия стабилно състояние.

В състояние с енергия E 1 атом може да бъде произволно дълго. За да се йонизира водороден атом, т.е. да откъсне един електрон, той трябва да информира енергията на 13.55 ЕГ.

ЕГ; ;

ЕГ; ЕГ; ЕГ и т.н.

състояние , ... Отговаря на възбуден атом. Продължителността на живота на тези държави има поръчка , През това време, един електрон може да изпълнява около 100 млн. Бързина около ядрото.

Поставяне на п различни цели числа, ние получаваме за водороден атом, съгласно формула (9.9), възможно енергийните нива. Енергията на водородния атом с увеличаване на N увеличава енергийните нива и събират до границата, съответстваща на стойността N = ¥. Водороден атом има по този начин минимална енергия (E 1 = -13.55 ЕГ), когато п = 1, а максималната (E ¥ = 0) за п = ¥. Следователно, стойността на E ¥ = 0 sootvetstvuetionizatsiiatoma (разкъсване далеч един електрон). Според втория постулат на Бор, преходът на водородния атом от неподвижно състояние н в стабилно състояние, т.е. по-ниска енергийна фотон се излъчва:

,

където честотата на излъчване:

= R (9.10)

където ,

Използването на изчисляването на R стойности на съвременни универсални константи, ние получаваме стойността, която съвпада с експериментален стойността на константата Rydberg в емпиричните формули за водородния атом: ,

Това споразумение е доказателство за правилността на формулата Бор за енергийните нива на водородната система.

Заместването, например, формула (9.10) m = 1 и п = 2, 3, 4, ..., получаване на група линии, които Lyman серии и съответните преходи на електрони от възбудените нива (п = 2, 3, 4, .. ). първичната (т = 1). По същия начин, чрез заместване м = 2, 3, 4, 5, 10 и съответните стойности на п получаваме серия от Балмер, Paschen, Brackett, Пфунд и Хъмфри (част от който е показана схематично на фигура 9.1.). Следователно, съгласно теорията на Бор, количествен обяснение на спектъра на водороден атом, спектрални серия отговарят на емисиите, произтичащи от преминаването на атом в даден състояние на възбудени състояния, разположени над това.

теория на Бор е показано на неприложимостта на класическата физика към вътре атомните явления и необходимостта от квантови закони в микрокосмоса. Но опитът да се изгради подобна теория за хелий атом не е успял. теория на Бор беше нито последователно класическа или квантовата теория. Недостатъци на теорията на Бор могат да бъдат елиминирани чрез създаване на нова квантова теория, в които поведението и движението на микрочастици се подчинява на свои собствени закони. Това беше направено, за да се създаде квантовата механика.

§ 10. квантови числа. Принципът на Паули.

Структурата на електронен слой на атома.

Членка на електрон в атома се характеризира с не един, а няколко квантови числа.

Първият от техните квантови числа - квантов броя на главния: п = 1; 2, 3, ... Тя определя нивата на електронна енергия в един атом: и радиусите на стационарните орбити , Тези изрази са получени от разтвора на уравнението на Шрьодингер и съвпадат със съответните формули, получени от Бор.

Вторият квантовата броя - орбиталната квантовата броя Това за даден п може да вземе стойностите 0, 1, 2, ..., N-1. Това число определя орбиталния ъглов момент електронен спрямо ядрото. Момент на инерция на електрон на атом е квантувани съгласно формулата:

Третият квантовата броя - магнитното квантово число Това даден е 0; ± 1; ± 2, ..., ± ; 2 1 стойности. Това число определя проекцията на орбиталния ъглов момент на електрона в някакъв произволно избрана посока Z. Има само като ориентация на ъглов момент В която проекцията вектор в посоката на външно магнитно поле (OZ ос) се стойностите:

Четвъртият квантовата броя - спина (магнитен спин) квантово число m ите. Това може да отнеме само две стойности и описва възможните стойности на проекцията въртене на оста Z (присъща механична ъглов момент) електрон: където - Spin квантово число. Пространствената квантуване на въртене означава, че проекцията спин вектор посока на външното магнитно поле се изчислява по формулата: ,

През 1924 г., Swiss физик Паули формулира принципа, че: във всеки атом може да бъде два електрона в два еднакви стационарни състояния, определени от набор от четири квантови числа - основната N; орбитален ; м и магнитна спин м ите. Принцип на Паули, с изключение на електроните са предмет на други частици, които имат половин неразделна спин (в единици ).

За електроните в един атом на принципа на Паули се записва, както следва: или 1;

където броя на електроните в състояние се характеризира с определен набор от квантови числа.

Максималният брой на електроните в щатите, описани от набор от три квантови числа п; и m и се различават само по ориентацията на завъртания на електроните, както и

= 2,

защото м и отнема две стойности, т.е. ± 1/2. Можем да кажем: не може да бъде повече от два електрона, чието движение се характеризира с едни и същи стойности на трите квантови числа N; и т.

Максималният брой електрони в щатите, описани от две квантови числа N и :

2 = (2 1)

т. За. м отнема 2 + 1 стойности,

Ние дефинираме броя на електроните с определена ,

електрони = 0 се нарича S електрони, тяхната максимална сума е равна на 2 = (2 х 0 + 1) = 2.

електрони = 1 се нарича р-електрони, тяхната максимална сума е равна на = 2 (2 + 1 х 1) = 6.

електрони = 2 се нарича г-електрони, тяхната максимална сума е равна на = 2 (2 2 + 1) = 10.

електрони = 3 се нарича F-електрони, тяхната максимална сума е равна на 2 (2 х 3 + 1) = 14 и т.н.

Максималният брой електрони в държави, определени от стойността на п главно квантово число

=

Електроните, заемащи набор от държави със същото главно квантово число N, образуват електрон черупка. Има следните електронен слой (или слоеве), за да слой при п = 1; L слойна за п = 2; М слойна п = 3; N слойна когато п = 4, и т.н. Във всеки квантов обвивка на атома, електроните се разпространяват от subshells, съответстващи на определена стойност на орбиталното квантово число ; според електронът е в подгрупата със символите и, р, D, F, и т.н.

В главно квантово число Електронна обвивка (слой) Броят на електроните в щатите Максималният брой на електрони
S ( = 0) P ( = 1) г ( = 2) F ( = 3)
K - - -
L - -
M -
N

В държавата определя от главно квантово число N = 1, може да бъде само два S-електроните с две различни ориентации на спиновете (sm.ris.10.1).

Ако п = 2, веригата е, както е показано на фиг. 10.2.

Последователността на запълване на електронните състояния в атомите на химичните елементи се дължи на принципа на Паули.

Този принцип дава обяснение на периодичността свойствата на химичните елементи в периодичната система, Менделеев създаден.

§ периодичната таблица на елементите 11. Менделеев.

Принципът на Паули изключване помага да се обясни периодичната повтаряне на свойствата на атома. През 1869 г., Менделеев създава периодичната система на елементите. Той показа, че ако елементите са подредени по ред на възрастта на атомните тегла с няколко изключения, техните физични и химични свойства са периодично повтарящи се. Това сходство простира до техния атомен спектри.

Според теорията на Бор, тази периодичност в свойствата на елементите, се дължи на факта, че електроните в атомите са разположени в някои слоеве и черупки. Електроните, които са част от един слой, имат една и съща главно квантово число. Оказа се, че всеки един от периодичната периода маса започва с попълване на нов слой от електрони. Физико-химични свойства на елементите (валентност) и оптичните свойства се определят от броя и местоположението на най-външния електрон от валентната.

Нека следваме изграждане на периодичната система (или запълване с електрони на атома слоеве), които са предмет на два принципа: а) за пълнене започва с най-ниска енергия (най-стабилната държава); б) принципа изключване на Pauli.

Първият елемент от периодичната - водороден атом Н за него Z = 1. Той има един електрон, чиито квантовата номера: п = 1, .. = 0, m е = 0, m = S +1/2 или -1/2, т.е. електронна конфигурация на водороден атом: 1 S 1.

В следващия елемент хелий не са два електрона, чиито квантови числа: N = 1, .. = 0, m е = 0, m = S ± 1/2, т.е. електронна конфигурация на хелий атом: 1 S 2. Layer K с броя на електроните N = 2 пълна.

Третият елемент на Ли Ли. Третият му електрон има квантови числа: N = 2, = 0, m е = 0, m S = +1/2 или - .. 1/2, т.е., на електронна конфигурация 1S 2S 2 1 атом.

В берилий бъде: Z = 4 електронна конфигурация 1S 2S 2 2 атом.

В следващите шест елементи са изпълнени 2P черупки. В резултат, Ne неон с Z = 10 електронна конфигурация 1S 2S 2 2 6 2Т атома, т.е. L - слой е изцяло запълнена и това завършва втория слой на периодичната таблица. Той, СИ, както и други атоми, или в която S-S-и р-подгрупа зает от електрони, са подобни на свойства и са химически инертни.

Z символ елемент име на елемент Електронна конфигурация
Н водород 1s 1
не хелий 1s 2
Li литий 1s 1 2s 1
бъда берилий 1s 2 2s 2
B бор 1s 2 2s 2 2p 1
C въглероден 1s 2 2s 2 2p 2
N азот 1s 2 2s 2 2p 3
O кислород 1s 2 2s 2 2p 4
F флуор 1s 2 2s 2 2p 5
Ne неон 1s 2 2s 2 2p 6
Na натрий 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
Mg магнезий 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
Al алуминий 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
си силиций 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
P фосфор 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
S сяра 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
Cl хлор 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
Ar аргон 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

Нарушенията при попълване слоеве се наблюдават в елемент с Z = 19 (калий), където пълнене на 4s черупка започва с незаети 3d:

K калий 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
Ca калций 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
Sc скандий 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2
Ti титан 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2

и така нататък до 3D-обвивка е изпълнен.

Това заболяване е свързано с взаимодействието между електроните, състояние, което се характеризира с главно квантово число п = 3, N = 4, и т.н. Взаимодействието се случи такава ситуация, че държавата с п голям, но малък Тя може да бъде по-енергично благоприятни.

Подобна ситуация се наблюдава в редки земни елементи или лантаниди (атомни номера 58-71), които пълнят черупки 5s, 5P, 6s, когато е празен 4 е черупка. Те всички имат външната обвивка 2 6s. Друг дерогация се отнася до актиниди (атомни номера 90-103), които са пълни с 5 е obolochkaposle пълнене на външната обвивка 2 7s.





; Дата: 12.12.2013; ; Прегледи: 887; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва!
Page генерирана за: 0.026 сек.