При β - распаде массовое число изотопа не изменяется т.к. общее число протонов и нейтронов сохраняется, а заряд ядра увеличивается на 1 .

Например: ²³⁴₉₀Th→²³⁴₉₁Ра + е

Торий протактиний

Т.о. β – излучение – это поток отрицательно заряженных частиц электронов, которое является следствием внутриядерного превращения нейтронов в протоны (n→р + е) в результате чего масса остается без изменения а заряд ядра увеличивается на 1.

γ- излучение – это излучение очень высокой энергии, являющееся следствием перехода атома из одного энергетического состояния в другое, при этом ни массовое число, ни заряд ядра – не изменяются.

Если при распаде одного радиоактивного ядра образуется другое радиоактивное ядро, то оно в свою очередь также распадается и процесс этот будет продолжаться до тех пор пока продуктом распада не будет устойчивое ядро.

Электрон - самая легкая из элементарных частица его масса ( 9,1 .10-³¹ в кг) или 0,0003 в а.е.м. был впервые открыт Томсоном в 1904 г. Он предложил атомную модель согласно которой положительный заряд должен был распространяться по всему объему атома и нейтрализоваться электронами «вкрапленными» в это море положительного заряда.

Открытие е Томсоном и определение заряда электрона Р Малликеном в 1909 г. позволило Эрнесту Резерфорду в 1911 году предложить модель строения атома, получившей название «планетарной».

Ядро атома открыт в 1909 году великий английский физик Эрнест Резерфорд, который экспериментально доказал, что положительный заряд в атоме не распределен равномерно, а сконцентрирован в центре.

В своих экспериментах Резерфорд бомбардировал очень тонкую золотую фольгу положительно заряженными ά –частицами (ядра атома Не). Большинство ά- частиц проходили, через фольгу не отклоняясь от первоначального движения. Некоторые ά- частицы сильно изменяли траекторию движения, а отдельные даже отбрасывались от фольги и летели в обратном направлении (одна из 10000). Анализируя результаты ученый пришел к выводу, что изменение траекторий вызвано отталкиванием ά- частиц от положительного заряда внутри атома, и весь этот заряд сосредоточен в центре атома в очень небольшом объеме, который он назвал

---

ядром . Он убедил в том, что отлетали ά – частицы, которые сталкивались непосредственно с ядром, а отклонялись от первоначальной траектории – которые пролетали ближе к ядру.




Модели атома: а) Томсона ("сливовый пудинг"), б) Резерфорда ("электронный рой" в пространстве вокруг ядра), в) планетарная
Модель Резерфорда.

Суть планетарной модели можно свести к следующем утверждениям:

1.В центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть пространства внутри атома.

2.Весь положительный заряд и вся масса сосредоточены в его ядре.

3.Вокруг вращаются электроны их число равно положительному заряду ядра.

Эта модель оказалась очень наглядной и полезной для объяснения многих экспериментальных данных, но она сразу обнаружила и свои недостатки.

1) На основании планетарной модели Резерфорда, электрон, вращаясь, вокруг ядра должен был испускать электромагнитную энергию в виде энергии, величина, которой зависит от частоты колебаний ν или λ.

Величина испускаемого кванта энергии тем больше частота колебаний т.е. чем меньше длина его волны

ν = с/λ

Е = h ν =hС/λ уравнение Планка выведенное в 1900г.

Где Е – величина кванта энергии (Дж)

ν - частота колебаний (С^-1)

h - постоянная Планка 6,6 10^-34 Дж^.с (Си)
8.Корпускулярно-волновые свойства электрона. Уравнение де Бройля. Уравнение Шредингера.

9.Энергетические уровни в атоме. Электронная структура атома. Строение электронного облака. Понятие об атомных орбиталях.
В основе современной теории строения атома лежат следующие основные положения:

1. В квантовой механике все объекты микромира (электроны, атомы, молекулы и т.д.) выступают как носители корпускулярных и волновых свойств ( корпускулярно –волновой дуализм), которые не исключают, а дополняют друг друга. Для световых квантов – фотонов не составляет труда обосновать корпускулярно-волновой дуализм, т.е. показать единство волны и корпускулы исходя из формул

Е=mc² уравнение Эйнштейна

Е = hν уравнение Планка

Эйнштейн показал, что между массой и энергией существует взаимосвязь, выраженная уравнением Эйнштейна. Где Е – энергия m - масса с – скорость света в вакууме

---

отсюда следует Е=mc² = hν

ν = с/λ следовательно mc² = hс/ λ отсюда

λ = hс /mc² = h /mc

λ- длина волны

mc – количество движения фотона

В 1924 г. Французский ученый де Бройль высказал идею, что корпускулярно – волновой дуализм присущ не только фотонам, но и электронам (т.е. всем микрообъектам) движение е можно рассматривать как волновой процесс, при котором справедливо соотношение.

λ =h /m₀ υ уравнение де Бройля

где m₀ – масса е

m₀ υ – количество движения е

2. Для е невозможно одновременно точно измерить координату и скорость. Чем точнее мы измеряем скорость, тем больше неопределенность в координате и наоборот.

Математическим принципом неопределенности служит соотношение ∆х m ∆υ> h/2

где ∆х – неопределенность положения координаты

∆υ - погрешность измерения скорости.

3.Электрон в атоме не движется по определенным траекториям, а может находиться в любой части околоядерного пространства, но вероятность нахождения его в разных частях пространства неодинакова.

Пространство вокруг ядра, в котором вероятность нахождения е велика, называют – орбиталью.

Уравнение, связывающее координаты пространства, где максимальна вероятность обнаружения электронной плотности и энергетические характеристики электрона называется уравнением Шредингера, функция, удовлетворяющая этому уравнению - волновой функцией.

Уравнение Шредингера.

Волновое уравнение, предложенное Шредингером в 1926 году, позволяет интерпретировать поведение микрочастиц (электрон).

Для электрона в атоме водорода имеет следующий вид:

∂ ²ψ/ ∂х² + ∂² ψ/ ∂у² + ∂² ψ/ ∂z² +8 π² m/h² (Е- U)ψ = 0

где Е – полная энергия частицы (потенциальная + кинетическая mυ² /2)

U – потенциальная энергия m - масса частицы х.у,z - пространственные координаты

ψ - волновая функция

или упрощенное уравнение

V² ψ +8 π² m/h² (Е- U)ψ = 0

где V² – оператор Лапласа V² = ∂ ²/ ∂х² + ∂²/∂у² + ∂² /∂z²

Уравнение Шредингера не выводится - это постулат. Решая уравнение Шредингера находят энергию электрона, функцию координат электрона

х.у,z и времени τ. Ψ = ( х.у,z τ ) эта волновая функция описывает полностью состояние электрона в атоме. В отличии теории Бора решения

---

, получаемые, по уравнению Шредингера не представляют собой определенных значений, а говорят только о пребывании электрона в той или иной части пространства.

Величина и форма части пространства, в котором вероятность пребывания электрона максимальна, называют орбиталью.

10.Квантовые числа: главное(ņ) орбитальное (1), магнитное (m₁,) спиновое (m_Ś). Заполнение электронами энергетических уровней. Принцип Паули. Правило Гунда. Правило Клечковского.

Главное квантовое число n Определяет общую энергию электрона на данной орбитали и его удаленность от ядра (номер орбиты) Оно может принимать любые целые значения (n =ь 1,2,3,4,….) т.е. энергетическое состояние е в атоме – характеризует.

Побочное квантовое число ℓ.

В пределах одного энергетического уровня электроны могут отличаться своими энергетическими подуровнями.

Различие энергетического состояния электронов принадлежащих различным подуровням в пределах данного энергетического уровня, отражается побочным или орбитальным квантовым числом ℓ. Оно может принимать целочисленные значения от 0 до n-1 (ℓ= 0.1,2,3…. n-1).

Для удобства числовые значения обозначают буквенными символами:

ℓ = 0; 1; 2; 3; 4

ѕ p d f q

Т.о. ℓ характеризует: Различное энергетическое состояние электронов на данном уровне, определяет форму электронного облака, а также орбитальный момент.

Орбитальный момент р- это момент импульса электрона при его вращении вокруг ядра (отсюда и второе название этого квантового числа – орбитальное) Р= h√ℓ (ℓ+1)

Т.о. форма электронного облака зависит от значения ℓ. Так, если ℓ=0 (ѕ -орбиталь) то электронное облако имеет шаровидную форму (сферическую) и не обладает направленностью в пространстве.


Форма электронного облака ѕ- орбитали.

При ℓ=1 (р-орбиталь) электронное облако имеет форму, гантели р-орбитали могут быть направлены по одной из 3х координатных осей х,у ,z их так и обозначают Р_х,Р_у,Р_z

m_ℓ =+1 m_ℓ = 0 m_ℓ =-1

Формы электронных облаков d-,f- и т.д. орбиталей намного сложнее.

Любой энергетический уровень состоит из энергетических подуровней – образованы орбиталями одинаковыми по форме и энергии. Ѕ – подуровень – одна ѕ орбиталь

Р, подуровень – три р орбитали

d, подуровень – пять d орбитали

f , подуровень - семь f орбиталей.

---

Магнитное квантовое число m_ℓ.

Движение е в пределах орбитали вызывает возникновение магнитного поля.

Состояние е обусловленное орбитальным магнитным моментом электрона, характеризуется третьим квантовым числом – магнитным. m_ℓ.

m_ℓ.- характеризует величину проекции вектора орбитального момента количества движения на выделенное направление (направление магнитного поля).

Магнитное квантовое число может принимать значения любых целых чисел как положительных, так и отрицательных от -ℓ до +ℓ включая 0 т.е. всего (2ℓ+1) значений, например

При ℓ =0 m_ℓ=0 одно значение

ℓ =1 m_ℓ= -1,0,+1 три значения

ℓ =3 m_ℓ= -3,-2,-1,0, +1,+2,+3 семь значений

Например Р –орбиталь в магнитном поле может ориентироваться в пространстве в 3х различных положениях т.к. при ℓ =1, m_ℓ имеет три значения -1,0 +1 поэтому электронные облака вытянуты по осям х,у,z m_ℓ=-1

Спиновое квантовое число m_ѕ

Спин – это чисто квантовое свойство электрона, не имеющее классических аналогов.

Строго говоря, спин – это собственный момент импульса электрона, не связанный с движением е в пространстве. Для всех электронов абсолютное значение спина всегда равно ѕ=1/2

Проекция спина на ось z ( магнитное спиновое число m_ѕ ) может иметь лишь два значения: m_ѕ=+1/2 m_ѕ = -1/2 ( ориентация зависит от направления вращения) если

ѕ = +1/2 ↑ ѕ = -1/2 ↓, если одинаковые спины ↑↑ или ↓↓.
1. В 1925 году швейцарский ученый физик В. Паули установил правило, названное впоследствии принципом Паули ( или запретом Паули) ; В атоме не может быть 2х электронов, обладающих одинаковыми свойствами, или в атоме не может быть 2 электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковы. Зная принцип Паули, посмотрим, сколько же электронов в атоме на определенной орбите с главным квантовым числом n.

Если n =1 то электронов со значениями m_ѕ – два +1/2

и -1/2 при заданных n и ℓ может быть максимальное число электронов 2 (2ℓ+1).

Следовательно, максимальное число электронов на данном энергетическом уровне выражается следующей суммой. N = 2n²

Отсюда ѕ – подуровень максимально вмещает два е; при

n =1 ℓ=0 есть только один подуровень и одна ѕ- орбиталь

на котором максимально могут находиться два электрона поэтому то первый период и состоит из 2х элементов Н и Не.

---

Смотрите также файлы

• 2Жргізуші Добрый день! Дорогие учителя и ученики! 1жргізуші Бгінгі бізді Роза Баланованы 100 жылдыына орай йымдастырылы отыран Отбасылы таланеттылар.docx

• Таырыбы "Табиат жне біз" Масаты.docx

• Урок 34 Раздел Искусство Кабдолдина А. Б.pptx

• Сценарий сказки Колобок.docx

• Экологические проблемы Дальнего Востока.docx