Cтраница 3
Тогда же в нашей работе было отмечено наличие периодичностей в ядерных свойствах, именно в кривой энергии связи или масс-дефектов, ход которой показывает характерные пики, аналогичные, очевидно, столь хорошо известным максимумам кривой ионизационных потенциалов. Лишняя двойка учитывает наличие двух сортов нуклонов: протонов и нейтронов, так как согласно принципу Паули два протона и два нейтрона с противоположно направленными спинами могут находиться в одном и том же состоянии. С этой точки зрения а-частица представляет собой заполненную ls - обо-лочку; следующая оболочка заполняется, по-видимому, в ядре кислорода 1в80 ( 2 / з-состояние) с его 8 протонами и 8 нейтронами, иначе говоря, числа 2 и 8 являются первыми критическими ( магическими) числами для систем нуклонов, вполне соответствующими номерам благородных газов 2, 10, 18, 36, являющимися магическими в отношении заполненных оболочек электронов в атомах. [31]
Изложенных выше сведений достаточно для обоснования строе-v ния периодической системы элементов Менделеева. Сначала заполняются состояния с наименьшей возможной энергией, а затем состояния со все более высокой энергией. Для легких атомов этот порядок соответствует тому, что сначала заполняется оболочка с меньшим п и лишь затем должна заполняться электронами следующая оболочка. Реальная периодическая система элементов Менделеева, представленная в начале книги, отличается от идеальной системы. [32]
Изложенных выше сведений достаточно для обоснования строения периодической системы элементов Менделеева. Сначала заполняются состояния с наименьшей возможной энергией, а затем состояния со все более высокой энергией. Для легких атомов этот порядок соответствует тому, что сначала заполняется оболочка с меньшим п и лишь затем должна заполняться электронами следующая оболочка. Реальная периодическая система элементов Менделеева, представленная в начале книги, отличается от идеальной системы. [33]
Однако в § 14.6 мы увидим, что для полного описания состояния атома этих сведений недостаточно. Сначала заполняются состояния с наименьшей возможной энергией, а затем состояния со все более высокой энергией. Для легких атомов этот порядок соответствует тому, что сначала заполняется оболочка с меньшим п и лишь затем должна заполняться электронами следующая оболочка. Реальная периодическая система элементов Менделеева, представленная в начале книги, отличается от идеальной системы. [34]
В настоящее время установлено существование внутри земного шара нескольких оболочек: литосферы, мантии и ядра. Литосфера - это внешняя твердая оболочка, распространяющаяся на глубину 50 - 70 км от поверхности Земли. Ниже литосферы расположена следующая оболочка - мантия, глубина которой до 2900 км. Наконец, в центральной части земного шара на глубине от 2900 до 6380 км расположено ядро. Все полезные ископаемые, в том числе нефть и газ, сосредоточены в верхней зоне земного шара - литосфере. Литосферу называют также земной корой. Земная кора сложена горными породами, различными по составу и свойствам. Горные породы, в свою очередь, состоят из минералов. Минералы - это природные химические соединения, представленные приблизительно однородными по составу и физическим свойствам телами и образующиеся при различных физико-химических процессах, протекающих в земной коре. Горные породы - это природные агрегатные минеральные соединения, возникшие в результате геологических процессов и слагающие земную кору в виде самостоятельных геологических тел. В зависимости от происхождения все горные породы принято разделять на магматические, осадочные и метаморфические. Магматические или изверженные горные породы - это горные породы обычно силикатного состава ( кремнеземные), образующиеся в результате застывания и кристаллизации магмы. Осадочные горные породы - это породы, сформировавшиеся при осаждении главным образом в водной среде минеральных и органических веществ и последующем их уплотнении и изменении. Осадочные горные породы наиболее распространенные, так как они покрывают около 75 % всей земной поверхности и составляют около 10 % массы земной коры. В зависимости от характера осаждения осадочные горные породы разделяются на обломочные, химические и биогенные. Метаморфические горные породы включают породы, образовавшиеся в результате изменения осадочных или магматических ( изверженных) пород при метаморфизме с полным или значительным изменением минералогического состава, структуры и текстуры. [35]
Рассматривая загрязнение атмосферного воздуха химическими веществами, представляется целесообразным остановиться на структуре той части атмосферы, которая непосредственно примыкает к земной поверхности и носит название гомосферы. Гомосфе-ра представляет собой мало меняющиеся по составу ( кроме содержания углекислого газа, озона и водяного пара) слои воздуха до высоты 80 км. Гомосфера в свою очередь делится на три оболочки, различающиеся по характеру температурного режима. Нижняя оболочка, в которой происходит миграция, трансформация и обезвреживание вредных веществ, называется тропосферой, она отделяется от следующей оболочки тропопаузой. [36]
В образовании химической связи между атомами принимают участие наиболее слабо связанные с ядром электроны, расположенные в наружной ( или ближайшей к наружной) электронной оболочке. Поэтому валентность атомов, их способность к химическому взаимодействию определяется в основном строением наружной электронной оболочки. О чем же говорит в таком случае открытая Менделеевым периодичность химических свойств элементов. О том, что по мере увеличения порядкового номера элемента в периодической системе, по мере возрастания числа электронов, окружающих ядро, наступает момент, когда заканчивается заполнение данной электронной оболочки и начинается заполнение следующей оболочки. [37]
В образовании химической связи между атомами принимают участие электроны, расположенные в наружной ( или ближайшей к наружной) электронной оболочке. Поэтому валентность атомов, их способность к химическому взаимодействию, определяется в основном строением наружной электронной оболочки. О чем же говорит в таком случае открытая Менделеевым периодичность химических свойств элементов. О том, что по мере увеличения порядкового номера элемента в периодической системе, по мере возрастания числа электронов, окружающих ядро, наступает момент, когда заканчивается заполнение данной электронной оболочки и начинается заполнение следующей оболочки. [38]
Атомы каждого элемента содержат в своей электронной оболочке на один электрон больше, чем предыдущий элемент в периодической системе. Если известно расположение электронов в атомах предыдущего элемента, то проблема почти во всех случаях сводится к определению места этого последнего электрона. Подоболочки, а следовательно, и оболочки заселяются поочередно электронами сначала с низким уровнем энергии, затем с более высокой энергией. После заполнения электронной оболочки начинается заселение электронами следующей оболочки. Эта проблема не могла быть решена путем простого распространения соображений, лежащих в основе теории атома водорода Бора, на другие атомы. Она полностью была решена с помощью квантовой механики. [39]
Однако энергия связи электронов первых подгрупп данной оболочки может быть больше, чем энергия связи электронов последней подгруппы предыдущей оболочки. Поэтому 19 - й электрон атома калия и 20 - й электрон атома кальция не начинают постройки Sd-подгруппы, а занимают 4з - положение, что соответствует большей энергии связи их в атоме. Этим нарушается последовательность в образовании электронами оболочек атома. Когда наиболее выгодная в энергетическом отношении s - подгруппа четвертой оболочки достроена, следующие электроны в атомах скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и меди окончательно достраивают третью оболочку. То же самое повторяется и при заполнении следующих оболочек. Этим объясняется образование побочных групп в периодической системе элементов. [40]
Явное стремление к образованию прочных комплексов наблюдается у многих переходных элементов ( см. стр. Как указывает Полинг, это можно обосновать квантово-механически. У ионов переходных элементов существуют неполностью занятые d - уровни. Электроны на этих неполностью занятых d - уровнях очень часто частично или даже полностью не спарены. Например, ион Сг3 содержит три, ион Мп2 пять, ион. Под влиянием окружающих лигандов электроны таких ионов могут спариваться, причем освобождается большее или меньшее число первоначально занятых d - уровней. Так как эти й-уровни лежат лишь немного ниже s - и - уровней следующих оболочек, из этих d -, p - и s - уровней может происходить образование новых общих уровней, способных заполняться электронами лигандов. Расход, энергии, затрачиваемый на спаривание первоначально неспаренных электронов, покрывается за счет энергии резонанса при гибридизации уровней. Электроны, обусловливающие атомную связь, принадлежат лигандам. Центральный атом представляет для этих электронов лишь свои вакантные энергетические уровни или образовавшиеся из них промежуточные, гйбрждизованные уровни. Например, в ионе Со3 имеется два спаренных и четыре неспаренных Зй-электрона. При их спаривании освобождаются два 3 d - уровня, образующих вместе с 4з - уровнем и тремя 4 / - уровнями промежуточный уровень, на котором могут разместиться 2 х 612 электронов. [41]
Явное стремление к образованию прочных комплексов наблюдается у многих переходных элементов ( см. стр. У ионов переходных элементов существуют неполностью занятые d - уровни. Электроны на этих неполностью занятых d - уровнях очень часто частично или даже полностью не спарены. Например, ион Cr34 содержит три, ион Мп2 пять, ион Fe2 ( помимо двух спаренных) четыре неспаренных d - электрона. Под влиянием окружающих лигандов электроны таких ионов могут спариваться, причем освобождается большее или меньшее число первоначально занятых d - уровней. Так как эти d - уровни лежат лишь немного ниже s - и р-уровней следующих оболочек, из этих d -, p - и s - уровней может происходить образование новых общих уровней, способных заполняться электронами лигандов. Расход энергии, затрачиваемой на спаривание первоначально неспаренных электронов, покрывается за счет энергии резонанса при гибридизации уровней. Электроны, обусловливающие атомную связь, принадлежат лигандам. Центральный атом представляет для этих электронов лишь спои вакантные энергетические уровни или образовавшиеся из них промежуточные гибридизованные уровни. Например, в ионе Со3 имеется два спаренных и четыре неспаренных Sd-электрона. При их спаривании освобождаются два 3d - ypOBim, образующих вместе с 4х - уровпом и тремя 4р - уровнями промежуточный уровень, на котором могут разместиться 2X6 12 электронов. [42]
Явное стремление к образованию прочных комплексов наблюдается у многих переходных элементов ( см. стр. Как указывает Полинг, это можно обосновать квантово-механически. У ионов переходных элементов существуют неполностью занятые d - уровни. Электроны на этих неполностью занятых d - уровнях очень часто частично или даже полностью не спарены. Например, ион Сг3 содержит три, ион Мп2 пять, ион Fe2 ( помимо двух спаренных) четыре неспаренных d - электрона. Под влиянием окружающих лигандов электроны таких ионов могут спариваться, причем освобождается большее или меньшее число-первоначально занятых d - уровней. Так как эти d - уровни лежат лишь немного ниже s - и / - уровней следующих оболочек, из этих d - p - и - уровней может происходить образование новых общих уровней, способных заполняться электронами лигандов. Расход энергии, затрачиваемый на спаривание первоначально неспаренных электронов, покрывается за счет энергии резонанса при гибридизации уровней. Электроны, обусловливающие атомную связь, принадлежат лиеандам. Центральный атом представляет для этих электронов лишь свои вакантные энергетические уровни или образовавшиеся из них промежуточные, гибридизованные уровни. Например, в ионе Со3 имеется два спаренных и четыре неспаренных З - электрона. При их спаривании освобождаются два Зй-уровня, образующих вместе с4 - уровнем и тремя 4 / - уровнями промежуточный уровень, на котором могут разместиться 2 х 612 электронов. [43]