химический каталог




Современная органическая химия. Том 1

Автор А.Л.Терней

о, и они соответствуют определенным уровням энергии («квантовым уровням»). Иными словами, электронам запрещено существование вне этих орбиталей, и об их энергии говорят, что она квантована. Перемещение электрона с орбиты с низкой энергией на орбиту с высокой энергией требует поглощения определенного количества («кванта») энергии. При переходе электрона с высокоэнергетической орбиты на низкоэнергетическую излучается точно определенный квант энергии. Последняя особенность служит причиной появления ярких спектральных линий.

Картина атома, предложенная Бором, объясняет появление линейчатого спектра, но требует введения числа, описывающего каждую из отдельных орбит. Это число является постоянным для каждой орбиты и отражает энергию орбиты. Оно называется «главным», или «основным», квантовым числом. Главное квантовое число обозначают символом п. Для первой орбиты («главный квантовый уровень») п = 1, для второй — п = 2 и т. д.

Можно вычислить разность энергий {АЕ) между двумя энергетическими уровнями. Для этого требуется только знать длину волны (X) света, испускаемого при переходе электрона с более высокого энергетического уровня на более низкий энергетический уровень. Зависимость разности энергий от длины волны выражается следующим уравнением:

ЬЕ = hc/X,

где — разность энергий, h — константа Планка (6,6• 10~27 эрг-с или 6,625-Ю-34 Дж-с), с — скорость света (3,0-1010 см-с"1 или 3,0-108 м-с"1), X — длина волны испускаемого света (см).

Модель Бора оставалась непоколебленной до тех пор, пока А. Дж. Зом-мерфелъд пе предположил, что некоторые из орбит являются эллиптическими и что для описания орбиты необходимо использовать два квантовых числа: первое (главное квантовое число п) характеризует большую ось эллипса, а второе (/) — его меньшую ось.

В 189(5 г. Петер Зееман заметил, что если возбужденные атомы, использовавшиеся для получения линейчатого спектра, поместить в сильное магнитное поле, то число наблюдаемых линий возрастет. Это явление, так называемый эффект Зеемана, наводит на мысль о том, что описание энергетических состояний электрона должно также включать другое квантовое число т — магнитное квантовое число. Наконец, результаты исследований Штерна и Герлаха (1921) потребовали введения четвертого квантового числа s — спинового квантового числа. Эти исследователи обнаружили, что в неоднородном магнитном поле поток газообразных атомов серебра разделяется на два луча, отклоняющихся от исходного пути на равное расстояние в противоположных направлениях.

Особенность четырех квантовых чисел атома была сформулирована в 1925 г. Вольфгангом Паули и известна теперь как «запрет Паули»: два электрона одного и того же атома не могут иметь четыре одинаковых квантовых числа.

ВОЛНОВАЯ КАРТИНА ЭЛЕКТРОНА. Альберт Эйнштейн в 1905 г. первый предположил, что свет может вести себя и как частица, и как волна. Однако только в 1924 г. де Бройль количественно охарактеризовал отношение между массой частицы и ее длиной волны. Именно де Бройль обосновал дуалистическую точку зрения на природу электрона, когда электрон рассматривают как структуру, обладающую свойствами и волны и частицы.

Приведенное ниже уравнение дает соотношение между длиной волны частицы, такой, как электрон, и ее моментом:

X = h/mv,

где А, — длина волны частицы, h — постоянная Планка, т — масса частицы и у — скорость частицы.

В 1927 г. Гейзенберг указал на невозможность точного одновременного определения положения и момента (энергии) электрона. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга (который важен только для малых частиц, таких, как электрон), увеличение точности определения положения частицы вызывает увеличение ошибки определения момента частицы, если эти определения проводятся одновременно.

На основании результатов, полученных усилиями многих исследователей, Эрвин Шрёдингер в 1926 г. применил математическое описание волнового движения к электрону, создав тем самым фундамент современной квантовой механики — волновое уравнение Шрёдингера. Волновое уравнение описывает субатомные частицы с точки зрения их волновой природы и, таким образом, противоречит боровской картине электрона, находящегося на вполне определенной орбите. Волновое уравнение позволяет рассматривать свойства электрона как вероятностные (наиболее вероятное расстояние от ядра и т. д.), оно дает физическую картину характеристических величин энергии и соответствующей волновой функции ур для электрона. Одноэлектронная волновая функция, характеризующая положение электрона, называется орбиталью. Таким образом, мы будем говорить об электроне, занимающем какую-то орбиталь, а не орбиту.

КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА. Мы уже знаем, как возникла необходимость в четырех числах для описания любого электрона даже до появления волновой механики. В связи с этим следует отметить, что попытка решить волновое уравнение для водорода также требует введения четырех «квантовых чисел»: п (основное, или главное, квантовое число), I (азимутальное квантовое число), т (магнитное квантовое число) и s (спиновое квантовое число).

Главное квантовое число характеризует основное расстояние (и энергию) от ядра до электрона. Азимутальное квантовое число определяет угловой момент электрона. Наиболее важно для нас то, что величина I определяет геометрию наиболее вероятной области нахождения электрона. Магнитное квантовое число объясняет ориентации различных орбиталей относительно друг друга. Спиновое квантовое число описывает «спиновую природу» (нет точной аналогии с обычным значением спина) электрона.

Четыре квантовых числа связаны друг с другом следующими правилами: 1. Главное квантовое число может принимать любое целое значение от -fl до оо, т. е. п = 1, 2, 3, 4, ... .

2. Для любого данного значения п азимутальное квантовое число I может принимать значения в области от 0 до га — 1, т. е. I — 0, 1, 2, 3, ... ....

3. Для любого значения I магнитное квантовое число т может принимать любое целое значение (включая нулевое) от —I до -f-/, т. е. т = —2, — Z+ 1, —I + 2, .'. ., О, 1,2,..., + I.

4. Для любого значения т спиновое квантовое число s может иметь только два значения: —1/2 или -f- У2.

Первые три квантовых числа, взятые вместе, описывают некоторую определенную орбиталь. Каждая орбиталь может содержать максимум два электрона. Два электрона на одной орбитали будут характеризоваться одинаковыми значениями п, I и т, но один из них будет иметь s = —У2,

а второй s= + V2- Если бы это было не так, то нарушался бы запрет Паули. Для иллюстрации на рис. 1-1 представлена классификация орбиталей, которые могут быть образованы, когда п = 3.

Па основании периодического закона предположили, что общее число электронов, которые могут находиться на основном энергетическом уровне (орбита Бора или «оболочка»), равно 2га2, .где п — квантовое число Бора. Это предположение более понятно теперь, когда стало очевидным, что «оболочки» состоят из орбиталей. Поскольку данному значению га соответствует п2 орбиталей (рис. 1-1), то, следовательно, общее число электронов равно 2га2.

Химики-орга

страница 5
< 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

Скачать книгу "Современная органическая химия. Том 1" (20.8Mb)


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

 

 

Реклама
mobi.dengi что это
наклейки с футбольной символикой в новокузнецке
скамейка 460х2000х395
аренда туристических автобусов в москве

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
(23.08.2017)