Файл: Столярчук В.Г. Строение атома и периодическая система элементов Д. И. Менделеева.pdf

Как

ужа

отмечалось, с о б с т в е н н ы е

функции

атома

водорода

н о с я т н а з в а н и е о р б и т а л е й .

Число

решений

у к а з ы в а е т ,

с к о л ь к о существует

орбиталей

с

данной

э н е р г и е й

( в

данной

оболочке -с однии главным

к в а н т о ­

вый ч и с л о м ) . ДЛЯ о р б и т а л н ,

отвечающей

о б о л о ч к е

о п =

I ( т . е .

оболочке

с

самой

низшей

а н е р г и е й ) , возможно

т о л ь к о

одно

р е ­

шение

У . . .

Для

значений

э н е р г и и ,

соответствующих

/ 7 = 2 ,

и м е е т с я

два.

очень

близких

э н е р г е т и ч е с к и х

у р о в н я , соответствующих

в о л н о -

выи функциям:

ff$

и

Угр

•

Есть

только

одно

решен"?

д л я

" i ^

и

три

решения

д л я

^

•

ооответетвующие

трём

о р б и т а л я и :

Для

э н е р г и й , отвечающих

оболочке

п «

3,

ииеотся

д е в я т ь

решений,

соответствующих

одной

о р б и т а л и ,

трём

^зр ~

-

орбиталнм

н

пяти

^

- о р б и т а л я и .

Решений,

которые

отвечали

бы

о р б и т а л я и

ИЛИ

fg^t н е т

н

таких

о р б и т а л е й .

н е т .

Решения уравнения ( 5 ) ,

соответствующие

о р б и т а л я и

а т о м а

»одорода,приведвны

в

таблице

3.

В - т а б л и ц е

3 ислильэованы

о б о з н а ч е н и я :

п о с т о я н н а я

Планка,

масс а,

э л е к т р о н а ,

заряд

э л е к т р о н а ,

заряд

я д р а ,

радиус

а т о м а ,

-

58

-

Таким

образом,

тыбрав

в к а ч е с т в е

модели

стоячую волну, в-ю/ю-

ШИ ь

волнсаое

уравнение

г и п о т е з у

д е Бройля и

отобрав

прием ­

лемые

решения, мокко сое читать

число

возможных

орбяталей

в a t o ­

ne

водорода .

§

7.

КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА

Итак,

квантовые

числа

П

,

ё

и Ме

являются

с л е д с т в и -

ей решения уравнения Шредингера и характеризуют

состояние

электрона

в

атоме

люоого

э л е м е н т а ,

I .

Главное

квантовое число

( п

)

Квантовая

механика

с ч и т а е т ,

что

электрон

не может иметь лю ­

бого

значения

э н е р г и и ,

а

только вполне

определённое,

которое

можно пронумеровать . Этот помер состояния электрона

называется

главным

квантовым

числом,

одновременно,это

значение

э н е р г и и ,

которую

има^ет

а л е к т р с н .

Или,

иными

словами,

Н

- х а р а к т е р и з у ­

ет

основной

запас

э н е р г и и ,

который

необходим

э л е к т р о н у ,

чтобы

он был на соответствующем удалении от ядра

а т о м а , т . е .

на

соответствующем энергетическом уровне или - в

определённом

квантовом

с л о е , или

обладал

соответствующим

с о с т о я н и е м .

Квантовое

число

ft

может

иметь

любое

положительное

значение,

з а

исключением

нуля:

/'/

=

I

2

Э

ч

5

б

7.

Это

квантовое

число

с о о т в е т с т в у е т

оболочкам

К

L

Iff

N

О

Р

g

ь

модели

Б о р а .

Чем

больше

значение

. я

,

тем выше

энергия

э л е к т р о н а , н а ­

ходящегося' ь

. п

- к в а н т о в о м

с ю е .

Для

многоэлектронных

а т о -

мсв

чшднЯ

квантовый

о.'о":

содержит

группу

э л е к т р о н о в ,

а

сколько

таких

электронов

входят

в

каждый

квантовый

с л о й ,

определяют

следующие

квантовые

ч и с л а .

Под

словом

" о р б и т а "

волновая

механика

понимает

ту

сферу

( о б л а с т ь )

в о к р у г

я д р а ,

в

которой

в среднем

чаще

в с е г о

н а х о ­

дится

электрон,,

В е р о я т н о с т ь

нахождения

э л е к т р о н а

может

быть

выражена

с

помощью

понятия

об

электронном

о б л а к е . Электрон

т а к

быстро

движется

в о к р у г

я д р а ,

что

можно

п р е д е ш ш г а

с е б е

е г о

э л е к ­

трический

з а р я д

"размазанным"

в

облако о т р и ц а т е л ь н о г о

э л е к ­

т р и ч е с т в а .

Плотность

облака

больше т а м ,

г д е

больше

в е р о я т ­

нее т ь

пребывания

э л е к т р о н а .

Например,

для

атома

в о д о ро д а

при

П -

I

э л е к т р о н н о е

о б л а ­

к о ,

в

котором

наибольшая

плотность,

н а х о д и т с я

вблизи

ш а р о в о ­

г о

слоя

с

радиусом

Z

» 0 , 5 9 А ° ,

ч т о с о в п а д а е т

о

боровской

о р б и т о й .

Таким

о б р а з о м ,

//

- г л а в н е е

к в а н т о в о е

чноло

о п р е ­

д е л я е т

с р е д н е е

р а д и а л ь н о е

р а с п р е д е л е д а е

эдоктронной

п л о т в о -

оти

около

я д р а ,

2.Побочное или орбитальное

к в а н т о в о е

число

( £

)

Это

число

х а р а к т е р и з у е т

запас

э н е р г и и ,

который

необходим

э л е к т р о н у ,

чтобы

он

обладал

соответствующим

движением

«округ

я д р а ,

а

также д а е т различие

в

энергитическом с о с т о я н и и

э л е к ­

т р о н о в ,

прииадлежащи::

одному

и

тому

зее энергетическому

у р о в ­

ню,

или

иными

с л о в а м и ,

Б

зависимости

от

ф о р ш

орбиты

( к р у г о ­

вой ^ алл и яти чес кой)

моменты

к о л и ч е с т в а движения

з л а к т р о н о в

( Р

°>>ntfz)

одного

квантового

с л о я в

атоме

отличаются

друг

о т д р у г а

по

величине,'

а э т о

обусловливает

н е б с л ы у »

разницу

в их эьег . гетичзеком

с о с т о я н и и .