Cтраница 2
Значения первого и последующих ионизационных потенциалов связаны с валентностью атомов. Почему атомы щелочных элементов одновалентны. Дело заключается в том, что один ( внешний) электрон атомов этих веществ связан гораздо слабее, чем остальные электроны. [16]
В последнем случае степень тушения интенсивности линий элементов зависит от природы элементов основы. Так, эффективность сечения столкновений атомов щелочных элементов растет от лития к цезию, так как в этом ряду растут атомные и ионные радиусы, что хорошо согласуется с данными по определению эффективных сечений столкновений Q атомов щелочных элементов с инертными газами. В частности Q возрастает с 106 - 10 - 16 до 162 - 10 - 16 см2 от лития к цезию при столкновениях с гелием. [17]
После того как нам удалось металлизировать поверхность частиц диэлектрической порошковой пробы, следующим этапом на пути к увеличению распыляемости должно было быть создание условий увеличения распыляемости частиц с металлизированной поверхности. Как известно, наличие на поверхности металла атомов щелочных элементов ведет к снижению работы выхода [4, 5], что в конечном счете на основании электронно-обменного механизма взаимодействия распыляемой частицы с поверхностью металла [ б, 7 ] должно привести к увеличении коэффициента распыления. На рисунке приведены зависимости интенсивности линии Lil 670 7 нм от атомного соотношения щелочного элемента и лития в пробе. Щелочные металлы Na, К Rb вводились в пробу в виде хлоридов, бромидов и иодидов. Из приведенных кривых видно, что интенсивность указанной линии лития возрастает от На к Rb в 5 раз и от С1 к I в 1 5 раза, что находится в соответствии с ожидаемым уменьшением работы выхода. [18]
Несмотря на то, что основному состоянию водорода отвечает только одно значение /, в спектроскопии терм записывают как 25 / 2 - Это объясняется тем, что, вообще переходы между состояниями с различной спиновой мультиплетностью являются спин-запрещенными и, таким образом, переходы от спин-спаренного синглета ( 5) к спин-неспа-ренному триплету ( 35) не разрешаются. Однако в основном состоянии атом водорода ( а также атом щелочных элементов) имеет один неспаренный электрон, и переход в дублетные состояния 25 с одним неспаренным электроном разрешен. [19]
Целый ряд экспериментальных и теоретических данных свидетельствует о том, что электроны в многоэлектронном атоме в хорошем приближении могут рассматриваться как независимые частицы, движущиеся в центрально-симметричном поле. Достаточно наглядным примером, иллюстрирующим правильность высказанного положения, является движение валентного электрона в атомах щелочных элементов. [20]
Смешанные гексацианоферраты, содержащие рубидий и цезий, являются сложными комплексными соединениями. Они относятся к тройным соединениям [35], так как в их состав, помимо комплексного аниона и атомов щелочных элементов, входят еще атомы двух - или трехвалентных металлов. [21]
В последнем случае степень тушения интенсивности линий элементов зависит от природы элементов основы. Так, эффективность сечения столкновений атомов щелочных элементов растет от лития к цезию, так как в этом ряду растут атомные и ионные радиусы, что хорошо согласуется с данными по определению эффективных сечений столкновений Q атомов щелочных элементов с инертными газами. В частности Q возрастает с 106 - 10 - 16 до 162 - 10 - 16 см2 от лития к цезию при столкновениях с гелием. [22]
Большое практическое значение имеют нестационарные процессы, происходящие в результате внешнего воздействия в квантовых системах, находящихся в стационарных состояниях благодаря внутренним взаимодействиям. В простейшем случае речь идет об изменении состояния одной микрочастицы, например электрона в атоме водорода или валентного электрона в атоме щелочного элемента. Ниже излагается теория нестационарных возмущений применительно к одной микрочастице, однако все ее выводы можно обобщить на систему микрочастиц, переходя в формулах к операторам и функциям состояния системы. [23]
При расчетах уровней энергии сложных атомов за основу берут уровни энергии атома водорода и с помощью теории возмущений приближенно определяют изменения этих уровней, вызванные влиянием других электронов. Но для проведения таких расчетов требуется дальнейшая схематизация атома, правомерность которой обоснована в настоящее время квантовой механикой. Мы рассмотрим сначала системы, о которых известно ( например, из химических свойств соответствующих элементов), что они состоят из отдельного, так называемого валентного электрона, слабо связанного с атомным остатком, образованным из Z-кратно заряженного ядра и Z - 1 электрона. Такого рода системами являются атомы щелочных элементов, а также Си, Ag, Аи. Эффективный заряд, в поле которого находится валентный электрон, оказывается равным единице благодаря экранирующему действию электронов атомного остатка. Если полностью пренебречь возмущением, создаваемым этими электронами, мы получим систему водородных термов. Уже давно известно, что спектры щелочных металлов обнаруживают значительное сходство со спектром водорода. [24]
Имеется еще одно примечательное обстоятельство. Спектры одно-электронных систем ( Н и Не) тоже имеют тонкую структуру, которую можно, однако, качественно объяснить, если принять во внимание релятивистскую зависимой массы электрона от его скорости. В этом случае орбитам с различным эксцентриситетом соответствуют несколько различные значения энергии уже в чисто Кулоновом поле. Возмущающее действие потенциала атомного остатка в атомах щелочных элементов резко увеличивает это расщепление уровней, так что здесь орбиты с различным значением эксцентриситета распадаются на5 -, Р -, D-термы, а релятивистское изменение уровней уже не играет никакой роли. Между тем дублеты щелочных элементов обнаруживают такую же зависимость от заряда ядра, как и релятивистское расщепление линий в случае спектров водородоподобных систем. Это могло бы послужить новым поводом для отказа от толкования дублетов щелочных элементов как имеющих магнитное происхождение; однако остается еще возможность случайного сходства закономерностей обоих видов расщепления. [25]
Непосредственной причиной ионизации в условиях термического равновесия являются соударения быстрых электронов, ионов, атомов или молекул, в результате которых кинетическая энергия поступательного движения переходит в работу ионизации. В земных условиях термическая ионизация наблюдается в пламени, в плазме дугового разряда и др. Температура обычного пламени бывает порядка 2000 - 3000 К. Средняя энергия поступательного движения молекул при этой температуре составляет - 0 35 эв. Отсюда следует, что заметный процесс ионизации атомов или молекул будет только в тех случаях, когда потенциал ионизации будет не меньше 0 35 эв. Наиболее легко ионизуются атомы щелочных элементов, чему и нужно приписать значительную проводимость пламени, содержащего эти элементы. [26]
Так, у элементов седьмой группы ( например, у марганца) возможны термы, расщепленные на восемь подуровней. Этим объясняется огромное число линий в спектрах элементов со многими одинаково связанными электронами. Линии, получающиеся в результате расщепления термов, можно формально описать, приписывая каждому подуровню новое квантовое число У, которое ввел Зоммер-фельд, назвав его внутренним квантовым числом. Для него имеют место правила отбора Д / 0 или 1; переход 0 - О запрещен. Относительно физического смысла квантового числа J уже Зоммерфельд высказывал догадку ( а теперь можно считать ее доказанной), что Jh означает полный момент количества движения атома. У атома щелочного элемента атомный остаток не обладает магнитным моментом, а следовательно, и моментом количества движения, поэтому J должно было бы совпадать с k - квантовым числом, которое определяет орбитальный момент количества движения валентного электрона; однако это не имеет места, потому что одному и тому же значению k в Р - терме соответствуют два различных значения У. Следовательно, в атоме имеется еще какой-то носитель магнитного и механического моментов. [27]
Смысл этого примечательного вывода состоит в том, что в этом случае благодаря отражению волн де Бройля может возникнуть только стоячая волна, бегущая волна не может иметь места, д) Проводимость веществ. Знак эффекта Холла, Итак, теперь мы имеем все необходимое для построения квантово-механической теории электронов в металле. Интересующихся количественной теорией для трехмерного случая мы отсылаем к специальной литературе. Согласно формуле ( 16) зона имеет О о. По принципу Паули в каждом состоянии может находиться только один электрон. Электрон в атомной связи без учета спина можно охарактеризовать квантовыми числами п, I и mt ( см. стр. Для кажж тройки этих чисел, характеризующей зону, на атом может приходиться по два электрона. Напротив, у атомов щелочных элементов снаружи - атомного остатка с конфигурацией благородного газа имеется отдельный я - электрон. Однако согласно принципу Паули благодаря спину атом может иметь два / ts - электрона. Таким образом, зона, относящаяся к валентному электрону, занята только наполовину. Как влияет разная занятость зон на проводимость. Для перехода электрона в соседнюю зону этой энергии обычно недостаточно. Если же все более высокие уровни оказываются занятыми ( оболочки благородных газов), такой переход невозможен, вещество является изолятором. Другое дело в случае атомов щелочных элементов, у которых всегда возможны такие переходы вследствие того, что зона занята лишь наполовину, поэтому щелочные металлы в твердом состоянии являются типичными электронными проводниками. Сложнее обстоит дело в случае щелочноземельных металлов, у которых на я - оболочке находятся два электрона. То, что эти вещества все же являются проводниками, объясняется тем, что соседняя зона лежит на столь малом расстоянии от я - зоны, что электроны легко переходят в нее. [28]
Смысл этого примечательного вывода состоит в том, что в этом случае благодаря отражению волн де Бройля может возникнуть только стоячая волна, бегущая волна не может иметь места, д) Проводимость веществ. Знак эффекта Холла, Итак, теперь мы имеем все необходимое для построения квантово-механической теории электронов в металле. Интересующихся количественной теорией для трехмерного случая мы отсылаем к специальной литературе. Согласно формуле ( 16) зона имеет О о. По принципу Паули в каждом состоянии может находиться только один электрон. Электрон в атомной связи без учета спина можно охарактеризовать квантовыми числами п, I и mt ( см. стр. Для кажж тройки этих чисел, характеризующей зону, на атом может приходиться по два электрона. Напротив, у атомов щелочных элементов снаружи - атомного остатка с конфигурацией благородного газа имеется отдельный я - электрон. Однако согласно принципу Паули благодаря спину атом может иметь два / ts - электрона. Таким образом, зона, относящаяся к валентному электрону, занята только наполовину. Как влияет разная занятость зон на проводимость. Для перехода электрона в соседнюю зону этой энергии обычно недостаточно. Если же все более высокие уровни оказываются занятыми ( оболочки благородных газов), такой переход невозможен, вещество является изолятором. Другое дело в случае атомов щелочных элементов, у которых всегда возможны такие переходы вследствие того, что зона занята лишь наполовину, поэтому щелочные металлы в твердом состоянии являются типичными электронными проводниками. Сложнее обстоит дело в случае щелочноземельных металлов, у которых на я - оболочке находятся два электрона. То, что эти вещества все же являются проводниками, объясняется тем, что соседняя зона лежит на столь малом расстоянии от я - зоны, что электроны легко переходят в нее. [29]