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

-

65 -

ценная

запись

имеет

вид

п t\п

.

Например, имеетс я

три

Зр

- о р б и т а л и ,

соответствующие

fWea

+ 1 , 0

и - I (пр и

Я

- 3 .

ё - I ) .

Существование таких орбиталей подтверждается опытными

данными,

полученными

из

атомных

с п е к т р о в .

Электронные

п е р е ­

ходы с

одной

орбитали

на другую

( т . е . на у р о в е н ь

о

другой

энергией )

сопровождаются

поглощением

( е с л и электро н

п е р е ­

ходит

на

о р б и т а д ь с

б о л е е

высокой

энергией )

или

и с п у с к а н и ­

ем

( е с л и

электрон

переходи т

на

орбитяль

с б о л е е

низкой

энергией )

и з л у ч е н и я ,

ч а с т о т а

которого

^

с в я з а н а с

р а з н о ­

с т ь ю анергий орбиталей выражением

uE~h\)

Главные линии в

атомных

с п е к т р а х

с о о т в е т с т в у ю т

большим .

р а з н о с т я м энергий и обусловлены электронными

переходами

меж­

ду

уровнями

с

различными

значениями

п

.

Переходя

между

у р о в ­

нями с

одинаковыми.

Ц

,

но различными

£

(

$

,

Р

,

d

•

)

приводят

к появлению

тонкой

отруктуры

основных

л и н и й ,

т а к ' к а к разным

значениям

соответствую т

небольшие

различия в

э н е р г и я х .

Эта

тонкая

с т р у к т у р а

с в и д е т е л ь с т в у е т

о д е й с т в и и

к в а н т о в о ­

г о

числа

ё

. Экспериментальным

д о х а з а т е л ь с т в о и

с у щ е с т в о ­

вания

к в а н т о в о г о числа

W

g я в л я е т с я

эффект

З е е м а н а ,

а

имен ­

но, расщепление

спектральных

липий

в

магнитном

п о л е . Все

р -

орбитали

с данным

П

вырождены,

но в

присутствии

магнитного поля

появляются

небольшие

отличия

в э н е р г и я х ,

соответствующие различным квантованным ориентациям в е к т о р а

углового

момента србктали

относительно

поля

Н .

- бб

-

При

В =

I в е к т о р

орбитали

(

) с

самой низкой

энергней-

ориентирован

по

полю,

вектор

следующей

по энергии

орбитали

( Р х

)

~ перпендикулярен полю

и в е к т о р

орбитали (

Ру

) с с а ­

мой

высокой

э н е р г и е й

ориентирован

в н а п р а в л е н и я , п р о т и в о п о л о ж ­

ном

полю ( р и с . 1 3 ) .

Наблюдаемое расщепление спектральных линий в магнитном

поле

обусловлено

переходами

между

этими

орбиталями

с

несколь«*

ко различающейся

э н е р г и е й .

Различные атомные орбитали

с

одинакор>й

э н е р г и е й

называются

вырожденными. В

с о о т в е т с т в и и

с у р а в н е н и е м

в с е

атомные орбитали с одним и тем

же главным

квантовым

ч и с ­

лом должны бы быть вырожденными. Однако, б о л е е

точные

р а с ч ё ­

ты

дают

небольшие

р а з л и ч и я

энергии

между 5 ~ ,

Р

~ ,

d

-

и

^ - орбиталями при одинаковом значении

ft .

Таким

образом:

п р -

орбитали

трёхкратно

вырождены,

Иd -

орбитали

пятикратно

вырождены, .

И-f - орбитали семикратно вырождены.

Примечание:

поскольку

э н е р г и я э л е к т р о н а

в

атоме

водорода

о п р е д е л я е т с я величиной П

и н е з а в и с и т

о т

остальных

к в а н т о ­

вых

ч и с е л ,

то

может

быть

несколько

состояний

э л е к т р о н а

с

оди»

наковой

э н е р г и е й .

Такие

с о с т о я н и я

называются

вырожденными.

Вы|ожденле

и с ч е з а е т

при

воздействии на

э л е к т р о н

в а т о м е ,

внешнего

э л е к т р и ч е с к о г о

или магнитного

п о л я .

Р я с,

16. Поперечное сечение облака заряда

2 6* - э л е ­

ктрона в атоме водорода-*

На р и с . 16

относительная вероятнооть нахождения

электрона

ной

плотности) .

Так, термины; "электронная плотность" и " в е р о я т н о с т ь "

взаимозаменяема.

6.

Пространственное распределение атомных Р - t

J »

отираются

вдоль

каждой

из трёх взаимно

перпендгкулярных

ооей

( х

, у

,

Н

) ,

поскольку

значение

f

для

данной

Р - орбитали. является Функцией углов

Q

и

V

( т а б л и ц а

3 ) ,

Со ответе - ну ющие граничные

поверхности

Р

- орбиталей

изображены

па

р и с ,

17,

в каждом

случае

имеется

плоская

у зло-

вая

поверхность;

т . е .

п л о с к о с т ь ,

для которой

f

- О .