Файл: Татевский В.М. Классическая теория строения молекул и квантовая механика.pdf

многих ядер квантовое число спина / равно нулю (например, для ядер изотопа , 2 С ) . Проекция вектора спина ядра на какое-либо определенное направление в пространстве, как и для других век­ торов моментов количества движения, может принимать при дан­ ном / только значения, равные (в единицах h/2n)

т. е. одно из 21 -f- 1 значений (1,7).

§ 3. Макротела, ядра и электроны

Ядра и электроны как «элементарные» частицы макротел. Со­

гласно сказанному выше, каждое конкретное макротело представ­ ляет собой определенную совокупность ядер и электронов, состоя­ щую из конечного, но достаточно большого числа ядер и электро­ нов * и находящуюся в термодинамически равновесном или термодинамически неравновесном состоянии.

Как правило, практическая химия имеет дело с макротелами, которые в целом являются электронейтральными, т. е. с такими макротелами, в которых общее число электронов N равно сумме зарядов ядер всех видов **:

ротела применяется к системам из ядер и электронов, содержащим^ значительно больше ядер, например, порядка 101 0 — 1023 ядер и соответствующее число электронов или любое конечное большее число ядер и соответственно электронов.

Ядра и электроны в химии можно рассматривать как «элемен­ тарные» частицы. Именно, если система, состоящая из одного или нескольких макротел, материально изолирована, т. е. не происхо­ дит обмена ядрами и электронами с другими системами, то для

числа одних только ядер (не содержащие электронов), также могут быть мате­ риальными объектами изучения химии, поскольку одной из характеристик таких систем является их ядерный состав, изучаемый химией. Однако обычно макро­ тела, являющиеся объектами земной (не космической) химии, всегда содержат

всвоем составе не только ядра, но и электроны.

**В общем случае это условие не обязательно. Электрически заряженные совокупности из достаточно большого числа ядер и электронов также могут являться макротелами, которые могут быть материальными объектами химии.

ний системы и отдельных ее макротел, изучаемых химией * в соб­ ственном смысле слова, общее число электронов и числа ядер каждого вида и каждой изотопной разновидности в системе остаются постоянными.

Элементарный (ядерный) состав макротел. Одной из основных

химических характеристик каждого макротела является его эле­ ментарный (ядерный) состав, который определяется числами ядер каждого вида (с разными зарядными числами Z и массовыми чис­ лами А), содержащихся в макротеле. Однако абсолютные числа ядер каждого вида неудобны для определения элементарного со­ става макротел, во-первых, потому, что эти числа, как правило, очень велики, а во-вторых (и это главное), макротела, имеющие разные по абсолютной величине числа ядер каждого вида, могут иметь одинаковое относительное содержание ядер разных видов, т. е. иметь одинаковый относительный элементарный состав. Так как при заданных физических условиях все химические и удельные физические свойства макротела вообще не зависят от абсолютных

тарный (ядерный) состав макротела как целого может быть вы­ ражен формулой

* Процессы радиоактивного распада ядер и процессы превращения ядер под действием других частиц, которые иногда относятся к области так называемой «ядерной химии» или «радиохимии», здесь не рассматриваются, так как «ядерная химия», или «радиохимия», строго говоря, разделы не химии, а физики, именно «ядерной физики».

* Из формулы (1,9) следует, что если каждое из т7 умножить на постоян­ ное число k, то числа y z н е изменятся, так как

km7 т7

в то время как общее число ядер в макротеле и числа ядер каждого вида уве­ личатся в k раз.

Таким образом, могут существовать разные макротела, имеющие одинаковые значения всех чисел \ 7 (одинаковый «элементарный» состав), но разное общее число ядер и разные числа ядер каждого вида.