Среднее расстояние - электрон
Cтраница 3
Как уже отмечалось, в соответствии с представлениями квантовой механики, электрон в атоме может находиться на любом расстоянии от ядра, однако вероятность его пребывания в разных местах различна. Зная распределение электронной плотности в атоме, можно вычислить среднее расстояние электрона от ядра Гер, которое характеризует размер орбитали. [31]
Так как полная энергия каждого электрона состоит из потенциальной V и кинетической энергий, то чем ближе находится электрон к ядру, тем больше V по абсолютной величине. Поэтому если зарядовое облако имеет небольшой объем, то среднее расстояние электрона от ядра мало и энергия связи электрона с ядром велика. Если же зарядовое облако имеет большой объем, то среднее расстояние электрона от ядра становится значительным и энергия связи уменьшается. Значит, для больших квантовых чисел п размер зарядового облака велик и энергия связи мала. [32]
Как уже отмечалось, в соответствии с представлениями квантовой механики, электрон в атоме может находиться на любом расстоянии от ядра, однако вероятность его пребывания в разных местах различна. Зная распределение электронной плотности в атоме, можно вычислить среднее расстояние электрона от ядра Гер, которое характеризует размер орбитали. [33]
Электроны движутся в атомах вокруг ядра внутри определенных оболочек. Энергии электронов в разных оболочках значительно отличаются друг от друга и зависят от средних расстояний электронов до ядра. Внутри каждой оболочки различие в энергиях невелико и определяется формой оболочки и ее ориентацией в пространстве, а также ориентацией собственного магнитного момента электрона относительно оболочки. [34]
В результате этого расчета атома водорода и водородоподобных атомов было получено новое, уточненное ( по сравнению со старой квантовой теорией) представление о значении квантовых чисел и накладываемых на них ограничениях. Хотя в квантовой механике и не сохраняется понятие об орбитах в точном смысле этого слова, главное квантовое число определяет среднее расстояние электрона от ядра в том смысле, что чем меньше п, тем ближе электрон к ядру. Следовательно, энергия связи электрона с ядром с увеличением квантового числа л должна уменьшаться. [35]
Величина п ( /) 2 дает вероятность нахождения электрона на некотором расстоянии г от ядра. С радиальной частью волновой функции связаны два квантовых числа - п и /; п называется главным квантовым числом и определяет среднее расстояние электрона от ядра. [36]
Так как полная энергия каждого электрона состоит из потенциальной V и кинетической энергий, то чем ближе находится электрон к ядру, тем больше V по абсолютной величине. Поэтому если зарядовое облако имеет небольшой объем, то среднее расстояние электрона от ядра мало и энергия связи электрона с ядром велика. Если же зарядовое облако имеет большой объем, то среднее расстояние электрона от ядра становится значительным и энергия связи уменьшается. Значит, для больших квантовых чисел п размер зарядового облака велик и энергия связи мала. [37]
 |
Соотношения между атомными единицами и единицами СИ. [38] |
В квантовой механике для учета размерности различных величин чаще пользуются так называемыми атомными единицами. В атомной системе единиц запись всех уравнений и выражений теории строения атомов и молекул значительно упрощается и легче проследить их физический смысл. В этой системе приняты за единицы массы4), заряда электричества, длины, энергии величины: масса электрона, заряд протона, среднее расстояние электрона от ядра в наиболее устойчивом состоянии атома водорода, удвоенная энергия ионизации атома водорода, соответственно. Единице приравнена также величина / 1 / ( 2тг), называемая единицей действия. Атомная система единиц применяется и в настоящем разделе пособия. В таблице 2.1 приведены некоторые соотношения между атомными единицами и единицами СИ. [39]
 |
Схема образо - ГО Элемента. [40] |
Нельзя описать точно движение электрона по орбите вокруг ядра, но именно это движение подчиняется квантовым условиям и приводит к появлению электронного облака - стоячей волны, которая характеризуется определенным средним расстоянием от ядра и формой. Энергия атома определяется прежде всего средним расстоянием электронного облака от ядра. При п 1 на электронной оболочке укладывается одна волна и электрон движется наиболее близко к ядру. С увеличением значения п растет среднее расстояние электрона от ядра. [41]
Что же касается кристаллов, то их устойчивость обеспечивается обменным взаимодействием валентных электронов ( с А 0) и практически не зависит от характера взаимодействия электронов внутренних оболочек. Вследствие этого между ними возможны оба варианта обменного взаимодействия - с А0 и с А0 - хотя оно, как и в молекулах, происходит между разными атомами. Первый из них отвечает основному состоянию с параллельными спинами, что приводит к ферромагнетизму. Чтобы осуществилась ситуация, ведущая к ферромагнетизму, нужно, чтобы среднее расстояние электронов в подоболочках с 1 - 2 ( или / 3) от своих атомов было меньше межатомного расстояния, что и наблюдается в ограниченном числе элементов ( подгруппа железа, некоторые редкоземельные элементы), а также в ряде сплавов. [42]
По мере перехода от элементов коротких периодов к тяжелым элементам все возрастающую роль играют релятивистские эффекты. Релятивистские эффекты - это явления, связанные со скоростями движения тел, сравнимыми со скоростью света. Причина усиления роли релятивистских эффектов заключается в том, что скорость ( и) движения электронов тяжелых атомов становится соизмеримой со скоростью света ( с), так, для ls - электрона золота она составляет около 60 % от скорости света. По этой причине масса электрона релятивистски увеличивается и в соответствии с известным выражением Эйнштейна т mo / / l - ( v / c) 2 может быть рассчитана через массу покоя электрона то - Среднее расстояние электрона от ядра атома в квантовой механике определяется выражением, обратно пропорциональным массе электрона. Поэтому при высоких скоростях движения электрон находится ближе к ядру, чем при низких - положение максимума вероятности на ее радиальной зависимости сдвигается к ядру. Это явление называют релятивистским сжатием орбитали. [43]
Страницы: 1 2 3