химический каталог




Основы квантовой механики

Автор Д.И.Блохинцев

ериод периодической системы. Увеличивая заряд Аг на -f- е и добавляя электрон, мы получим калий. Если бы мы поместили электрон калия в М-оболочку, то состояние этого электрона характеризовалось бы 1 = 2 (d-терм). Однако и в оптическом, и в химическом отношениях атом К вполне схож с атомами Li и Na, которые имеют внешний валентный электрон в s-терме. Поэтому мы должны поместить электрон калия в состояние п = 4, / = 0, начав новую оболочку (N-об о л о ч к а), не закончив заполнения М-оболочки. Это означает, что состояние я = 4, / = 0 имеет меньшую энергию ?,ю, нежели состояние п = 3, / —2(?У2), что вполне может быть, если учесть взаимодействие электронов. Таким образом, мы получаем в калии распределение электронов, вполне аналогичное их распределению в Na (см. табл. 4).

Следующий за калием элемент есть кальций (Са, Z = 20). Опять-таки спектроскопические данные указывают на необходимость поместить электрон Са в s-терм (N-o б о л о ч к а). В дальнейших элементах происходит заполнение М-оболочки (OTSC(Z = 21) до Zn(Z —30)). Далее заполняется Af-оболочка до криптона (Кг, Z = 36) и этим заканчивается следующий период (мы получаем инертный газ). Таким образом, для инертных газов (кроме Не) характерна конфигурация из 8 электронов: два в s-состоянии и шесть в р-состоянии.

Следующий за криптоном элемент — рубидий (Rb, Z = 37). Он аналогичен Na п К. Следовательно, внешний электрон Rb помещается не в jV-оболочке, а начинает новую оболочку (я = 5, О-оболочка). Электрон Sr (щелочноземельный) находится опять в О-оболочке, так что Sr аналогичен Са. В следующих за Sr элементах заполняются О-оболочка и свободные места в N-обо-лочке (см. табл. 4). С цезия начинает заполняться Р-оболочка (я = 6).

Элементы группы редких земель (от La, Z== 57, до Hf, Z == 72, включительно) обладают сходными химическими свойствами, так как они все имеют сходное распределение электронов в О- и Р-оболочках. Они отличаются друг от друга степенью заполнения W-сболочки и в отдельных случаях — заполнением оболочки О (см. табл. 4). Это заполнение начинается от Се и заканчивается у Ln. Группу редких элементов часто называют «лантанидами». 72-н элемент (Hf) долго считали также редкой землей. Однако, как мы видели, в Lu вся оболочка Hf уже заполнена и следующий 72-й электрон должен быть помещен в оболочку 5d. Это обстоятельство привело Бора к заключению, что Hf должен быть аналогом Zr. И действительно, этот элемент вскоре был найден в циркониевых рудах.

В последнее время система Менделеева была пополнена вновь открытыми заурановыми элементами: нептунием (Np), плутонием (Ри), америцием (Am), кюрием (Cm) и др. Эти элементы образуют группу, весьма аналогичную группе редких земель. Роль лантана в этой группе играет актиний (Ас). Поэтому элементы этой группы объединяют под названием «актинидов». Элементы группы имеют сходные внешние оболочки и в основном отличаются заполнением оболочки 5/1).

Приведенная здесь табл. 4 могла бы быть заменена символической формулой, указывающей распределение электронов в атоме

х) Подробности об электронных оболочках и термах лантанидов и актинидов см. Н. Хайд и Г. Си бор г, Трансурановые элементы, ИЛ, 1959; Химия изотопов, ИЛ, 1948.

Продолжение табл.

Элемент

Конфигурация внутренних слоев

4,2 Ad

N

4,3 4/

5,0 5s

5,1 5р

5,2 hd

6.0 6s

Основной терм

Rb 37

Sr 38

Y 39

Zr 40

Nb 41

Mo 42

Tc 43

Ru 44

Rh 45

Pd 46

1 257, 4,176

— 2 — — .—

5,692

1- — 2 — — — 6,38

2 — 2 — — — 6,835

4 — 1 — — — 6,88

5 — 1 — — — 7S3 7,131

to — 1 — — — 7,23

7 — 1 — — — 7,36

8 — 1 — — — 'S0 7,46

10

8,33

Ag 47

Cd 48

In 49

Sn 50

Sb 51

Те 52

I 53

Xe 54

1

2 2 1

— 2 2

— 2 3

— 2 4

— 2 5

2 6

2Sv,

'Sn

Cs 55

Ba 56

La 57

Ce 58

Pr 59

Nd 60

Pm 61

Sm 62

Eu 63

Gd 64

Tb 65

Dy 66

Ho 67

Er 68

Tm 69

Yb 70

Lu 71

2 3 4 5 6 7 7 9 10 11 12 13 14 14

1 2С

2

1 2 2Z>v.

2 2#

2

2 5/

2 6#

2 7F

2 85

1 2 »D

2- «Я

— 2 »/

— 2 4/

— 2 з#

— 2 2/7

— 2 !5

1 2 3Z4

Продолжение табл. 4

Элемент

Конфигуреция внутренних слоев

5,2 5d

О

5.3 5/

6.0 Gs

6.1

6,2 6rf

7,0 7s

Основной терм

Ионизационный, эв

III Та

W Re

Os 1г

Pt

72 73

74

75

76 77

78

Слои от Is до 5р содержат 68 электронов

2 3

4

5

6 7

8

2 2

2 2

2 2

1

3D*

5,5 7,7 7,98

7,87 8,7

9,2 8,96

Au 79

Hg 80

Tl 81

Pb 82

Bi 83

Po 84

At 85

Rn 86

Fr 87

Ra 88

Ac 89

Th 90

Pa 91

U 92

Np 93

Pu 94

Am 95

Cm 96

Bk 97

a 98

Es 99

Fm 100

Md 101

(No) 102

Lr 103

Ku 104

Слои от ls до 5d содержат 78 электронов

2 3 4 6 7 7 8 10 11 12 13 14 14 14

1

2 — — —

2 1 — —

2 2 — —

2 3 — —

2 4 — —

2 5 —

2 6

2 6 1

2 6 — 2

2 6 1 2

2 6 2 2

2 6 1 2

2 6 1 2

2 6 1 2

2 6 — 2

2 6 — 2

2 6 1 2

2 6 1 2

2 6 — 2

2 6 — 2

2 6 — 2

2 6 — 2

2 6 — 2

2 6 1 2

2 6 2 2

'SQ 9,223

10,434

2рч>

3Ро 6,106

7,415

7,287

8,2

2р>и 9,2

'So 10,745

3,98

5,277 6,89

6,95 0,08

'So

5,1

m

W

по различным оболочкам. Например, для Li такая формула гласит (Is)2 2s, что означает, что в атоме лития два электрона находятся в состоянии Is и один в состоянии 2s. В предпоследней колонке таблицы указан основной терм атома. Напомним, что основной терм атома в целом обозначается большими буквами S, Р, D, F соответственно значению квантового числа L = 0, 1, 2, 3, ..., определяющего суммарный орбитальный момент (ср. § 65). Справа, внизу символа указано число J, определяющее полный момент. Слева, вверху индексом указана мультиплетность терма 25+1, где 5 —число, определяющее полный спин. Для лития орбитальный момент электронов равен нулю, а спины двух внутренних электронов компенсированы. Поэтому основной уровень атома Li будет дублетным 2Si>2.

Из подобной же формулы, например для неона, следует (Is)2 (2s)2 (2р)6. Все спины и все орбитальные моменты компенсированы, поэтому основной терм неона, так же как и всех других инертных газов, будет 1S0. В алюминии мы имеем дело с одним р-электроном (Зр), орбитальный и спиновой моменты которого нескомпенсированы. Поэтому его основной терм будет 2Pi/z (формула строения оболочек (Is)2 (2s)2 (2р)6 (3s)2 Зр). Нетрудно разобраться и в обозначениях для других элементов.

Как мы видим, открытая Менделеевым периодичность в химических свойствах элементов, с точки зрения атомной механики, означает повторимость в структуре внешних электронных оболочек. Так, инертные газы Ne, Ar, Кг, Хе и Rn имеют одинаковые внешние оболочки из 8 электронов. Все щелочные металлы имеют один электрон в s-терме, сверх оболочки инертного газа (терм 2Si/2). Щелочноземельные металлы имеют два электрона сверх оболочки инертного газа (терм lS0). Галоиды F, CI, Br, J имеют оболочки, в которых недостает одного электрона до оболочки инертного газа (терм 2Ру2). Длина же периодов, в существенном, определяется числом квантовых состояний в каждой из оболоч

страница 136
< 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

Скачать книгу "Основы квантовой механики" (21.05Mb)


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

 

 

Реклама
курсы по компьютерному дизайну
Jaguar J636.2
филип киркоров я
курсы таможенных брокеров и декларантов екатеринбург

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
(05.12.2016)