химический каталог




Общая и неорганическая химия

Автор Н.С.Ахметов

транстве; она заменяет классическое понятие точного нахождения частицы понятием статистической вероятности нахождения электрона в данной точке пространства или в элементе объеме d V вокруг ядра.

§ 2. ЭЛЕКТРОННОЕ ОБЛАКО

ВОЛНОВАЯ ФУНКЦИЯ. Поскольку движение электрона имеет волновой характер, квантовая механика описывает его движение в атоме при помощи волновой функции ф. В разных точках атомного пространства 18 эта функция принимает разные значения. Математически это записывается равенством ф = ф (х, у, г), где х, у, z — координаты точки. Физический смысл волновой функции: ее квадрат ф2 характеризует вероятность нахождения электрона в данной точке атомного пространства. Величина ф2^ V представляет собой вероятность обнаружения рассматриваемой частицы в элементе объема d V.

В качестве модели состояния электрона в атоме принято представление об электронном облаке, плотность соответствующих участков которого пропорциональна вероятности нахождения там электрона. Одна из возможных форм электронного облака в атоме показана на рис. 2.

Этот рисунок можно интерпретировать следующим образом. Допустим, что в какой-то момент времени нам удалось сфотографировать положение электрона в трехмерном пространстве вокруг ядра. На фотографии это отразится в виде точки. Повторим такое определение тысячи раз. Новые фотографии, сделанные через малые промежутки времени, обнаружат электрон все в новых положениях. Множество таких фотографий при наложении образуют картину, напоминающую облако. Очевидно, облако окажется наиболее плотным там, где наибольшее число точек, т.е. в областях наиболее вероятного нахождения электрона. Очевидно, чем прочнее связь электрона с ядром, тем электронное облако меньше по размерам и плотнее по распределению заряда.

Р и с. 2. Электронное об- Рис. 3. Сечение гранич-

лако ной поверхности

19

Электронное облако часто изображают в виде граничной поверхности (охватывающей примерно 90% электронного облака). При этом обозначение плотности с помощью точек опускают (рис. 3). Область пространства вокруг ядра, в которой наиболее вероятно пребывание электрона, называют орбиталью. Форму и размеры граничной поверх-

ности принято считать формой и размером орбитали (электронного облака).

Вычисление вероятности нахождения электрона в данном месте атома (молекулы) и его энергии — сложная математическая проблема. Она решается с помощью уравнения, получившего название волнового уравнения Шредингера.

Уравнение Шредингера связывают волновую функцию ф с потенциальной энергией электрона V и его полной энергией Е:

И)ф = О,

где первый член соответствует кинетической энергии электрона; V2^ —

Л к + —к — сумма вторых производных волновой функции ф по координаТУ 1 dzL

там х, у и z; т — масса электрона; Л — постоянная Планка.

Не выясняя математический смысл волнового уравнения, отметим, что его приемлемые решения возможны только при вполне определенных дискретных значениях энергии электрона. Различным функциям ф\, фг, фз, фп, которые являются решением волнового уравнения, соответствует свое значение энергии: Е\, Ег, Es, Еп.

Волновая функция, являющаяся решением уравнения Шредингера, называется орбиталью.

Р и с. 4. Графики Ф и Ф2 для электрона атома водорода с наименьшей энергией

На рис. 4 и 5 показаны графики изменения фиф2 для электрона атома водорода в зависимости от расстояния от ядра г, отвечающие двум разным значениям его энергии. Изображенные на рис. 4 кривые не зависят от направления, в котором откладывается измеряемое расстояние г. Это означает, что электронное облако обладает сферической симметрией (см. рис. 2 и 3). Кривая

20

ф расположена по одну сторону от оси расстояний (оси абсцисс), т.е. волновая функция имеет постоянный знак; будем считать его положительным.

При другом значении электрона кривые ф и ф2 имеют вид, показанный на рис. 5. В этом случае по одну сторону от ядра волновая функция положительна, по другую — отрицательна; В начале координат значение ф обращается В нуль. Кривая же фр, естественно, соответствует только положительным значениям ф*. Рассматриваемая волновая функция и ее квадрат не обладают сферической симметрией. Электронное облако сосредоточено вдоль оси х, а в плоскости yz, перпендикулярной этой оси, вероятность пребывания электрона равна нулю. Поэтому электронное облако имеет ФОРМУ ГАНТЕЛИ-

§ 3. АТОМНЫЕ ОРБИТАЛИ

КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА. Орбиталь можно описать с помощью набора квантовых чисел: п — главное квантовое число, / — орбитальное квантовое число, mi — магнитное квантовое число.

ГЛАВНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ. Согласно условиям квантования электрон в атоме может находиться лишь в определенных квантовых состояниях, соответствующих определенным значениям его энергии связи с ядром.

?=-21,76-10-19-^Дж

Так, волновые функции, получаемые решением волнового уравнения для атома водорода, соответствуют только таким энергиям, которые задаются выражением

или Е = -13,6 ^ эВ,

где п — главное квантовое число; п = 1, 2, 3, м.

страница 7
< 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
ble-230 цена
сумочница
adidas в новосибирске купить
стеллажи архивно складские

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
(17.08.2017)