химический каталог




Общая и неорганическая химия

Автор Н.С.Ахметов

ННАЯ ОБОЛОЧКА АТОМА ХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА

§ 1. ИСХОДНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ

Теория строения атома основана на законах, описывающих движение микрочастиц (электронов, атомов, молекул) и их систем (например, кристаллов). Массы и размеры микрочастиц чрезвычайно малы по сравнению с массами и размерами макроскопических тел. Поэтому свойства и закономерности движения отдельной микрочастицы качественно отличаются от свойств и закономерностей движения макроскопического тела, изучаемых классической физикой. Движение и взаимодействия микрочастиц описывает квантовая (или волновая) механики. Она основывается на представлении о квантовании энергии, волновом характере движения микрочастиц и вероятностном (статистическом) методе описания микрообъектов.

Квантовый характер излучения а поглощения энергии. Примерно в начале XX в. исследования ряда явлений (излучений раскаленных тел, фотоэффект, атомные спектры) привели к выводу, что энергия распространяется и передается, поглощается и испускается не непре-16 рывно, а дискретно, отдельными порциями — квантами. Энергия системы микрочастиц также может принимать только определенные значения, которые являются кратными числами квантов.

Предположение о квантовой энергии впервые было высказано М. Планком (1900) и позже обосновано А. Эйнштейном (1905). Энергия кванта ? зависит от частоты излучения v:

? = hv, (1)

где h — постоянная Планка [h — 6,63-Ю"34 Дж'с).

Частота колебаний v и длина волны X связаны соотношением:.

Xv — с,

где с — скорость света.

Согласно сооотношению (1), чем меньше длина волны (т.е. чем больше частота колебаний), тем больше энергия кванта. И, наоборот, чем больше длина волны (т.е. чем меньше частота колебаний), тем меньше энергия кванта. Таким образом, ультрафиолетовые и рентгеновские лучи обладают большей энергией, чем, скажем, радиоволны или инфракрасные лучи.

Волновой характер движения микрочастиц. Для описания электромагнитного излучения привлекают как волновые, так и корпускулярные представления: с одной стороны, монохроматическое излучение распространяется как волна и характеризуется длиной волны X (или частотой колебания v)\ с другой стороны, оно состоит из микрочастиц — фотонов, переносящих кванты энергии. Явления дифракции электромагнитного излучения (света, радиоволн, 7-лучей, рентгеновских лучей и пр.) доказывают его волновую природу. В то же время электромагнитное излучение обладает энергией, массой, производит давление. Так, вычислено, что за год масса Солнца уменьшается за счет излучения на 1,5-1017 кг.

Луи де Бройль предложил (1924) распространить корпускулярно-волновые представления на все микрочастицы, т.е. движение любой микрочастицы рассматривать как волновой процесс. Математически это выражается соотношением де Бройля, согласно которому частице массой т, движущейся со скоростью V, соответствует волна длиной X:

X = h/(mv). (2)

Гипотеза де Бройля была экспериментально подтверждена обнару-

жением дифракционного и интерференционного эффектов потока

электронов. В настоящее время дифракция потоков электронов, ней-

тронов, протонов широко используется для изучения структуры ве-

ществ (см. раздел IV). j

17

Согласно соотношению (2), движению электрона (масса 9,1 • 10~31 кг, скорость порядка 10б м/с) отвечает волна длиной порядка Ю-10 м, т.р. ее длина соизмерима с размерами атомов. Поэтому при рассеянии электронов кристаллами наблюдается дифракция, причем кристаллы выполняют роль дифракционной решетки.

С движением же макрочастиц, наоборот, ассоциируется волна столь малой длины (10"29 м и меньше), что экспериментально волновой процесс обнаружить не удается.

ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ. В. Гейзенбергом установлен (1927) принцип неопределенности: невозможно одновременно точно определить положение микрочастицы {ее координаты) и ее количество движения {импульс р — mv).

Математическое выражение принципа неопределенности имеет вид:

ДгДр>^- или Да:Дч>-Д-, (3)

где Да:, Др, Ди — соответственно неопределенности в положении, импульсе и скорости частицы.

Из соотношений (3) следует, что чем точнее определена координата частицы (чем меньше неопределенность Дг), тем менее определенной становится скорость (больше Ди). И наоборот, чем точнее известен импульс (скорость), тем более неопределенно местоположение частицы. Так, если положение электрона определено с точностью до 10"12 м, то неопределенность в скорости составит 58 ООО км/с.

Для макрочастиц величина отношения k/m очень мала (т.е. ничтожно малы At и Д«), поэтому для них справедливы законы классической механики, в рамках которых скорость и положение частицы могут быть точно определены одновременно.

Квантование энергии, волновой характер движения микрочастиц, принцип неопределенности — все это показывает, что классическая механика непригодна для описания поведения микрочастиц. Так, состояние электрона в атоме нельзя представить как движение материальной частицы по какой-то орбите. Квантовая механика отказывается от уточнения положения электрона в прос

страница 6
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

Скачать книгу "Общая и неорганическая химия" (5.36Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
порционные чугунные сковородки купить пермь
Компьютерная фирма КНС Нева предлагает ST3600057SS - отправка товаров из Санкт-Петербурга во все населенные пункты северо-запада России.
powerwolf в москве 2016
стеклянные шкафчики

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.05.2017)