Cтраница 3
Энергетические уровни электронов в атоме подразделяются на группы, или слои. По порядку удаления от ядра электронные слои часто обозначают буквами К, L, M, N, О, Р, Q. Наиболее прочно связаны с ядром электроны, заполняющие близлежащий к нему К-слой; при переходе от этого слоя к другим слоям энергия связи электронов с ядром последовательно убывает. [31]
ГЯ Рассмотрим кратко последовательность заполнения электронами состояний в атомах некоторых химических элементов, находящихся в основном состоянии. В атоме водорода единственный электрон находится в состоянии Is, характеризуемом квантовыми числами я. При этом проекция его спина на направление внешнего поля характеризуется спиновыми числами msrfc1 / - В атоме гелия имеется два электрона. Группа состояний с я 1, / 0, m 0 и ms - / 2 образует заполненный К-слой атома, соответствующий завершению первого периода периодической системы Менделеева. [32]
Линейчатый спектр возникает в-том случае, когда энергия бомбардирующих электронов достаточна, чтобы удалить электроны с наиболее глубоких слоев. В подобном случае на освободившееся место в К-орбите переходит электрон с L -, М - или N - слоя. При каадом таком переходе испускается фотон рентгеновского излучения. Спектр такого излучения состоит из отдельных линий, соответствующих переходам электронов из слоев L, М, N в К-слой. Совокупность этих линий дает К-серию рентгеновского спектра, которую обычно используют в рентгеноструктурном анализе. Обычно пользуются дублетом линий К, а остальные линии отфильтровывают. [33]
Линейчатый спектр возникает в том случае, когда энергия бомбардирующих электронов достаточна, чтобы удалить электроны с наиболее глубоких слоев. В подобном случае на освободившеесяместо в К-орбите переходит электрон с L-M - или N - слоя. При каждом таком переходе испускается фотон рентгеновского излучения. Спектр такого излучения состоит из отдельных линий, соответствующих пере ходам электронов из слоев L, М, N в К-слой. Совокупность этих линий дает К-серию рентгеновского спектра, которую обычно используют в рентгеноструктурном анализе. Обычно пользуются дублетом линий К, а остальные линии отфильтровывают. [34]
При заполнении электронных слоев и оболочек атомы подчиняются: 1) принципу наименьшей энергии, согласно которому электроны сначала заполняют вакантные орбитали с минимальной энергией; 2) принципу Паули; 3) правилу Гунда - на вырожденных орбиталях суммарное спиновое число электронов должно быть максимальным. В квантовых ячейках с одинаковой энергией заселение электронами происходит так, чтобы атом имел наибольшее число неспаренных электронов. У каждого следующего элемента Периодической системы по сравнению с предыдущим на один электрон больше. Наиболее прост первый период системы, состоящий лишь из двух элементов. У водорода единственный электрон заселяет наинизшую по энергии орбиталь Is, а у гелия на этой орбитали два электрона с антипараллельными спинами. Таким образом, у атома гелия полностью формируется наиболее близкий к ядру К-слой. [35]
Простейшее ядро атома водорода состоит только из одного протона; ядро тяжелого водорода - из одного протона и одного нейтрона; ядро гелия - из двух протонов ( Z2) и двух нейтронов; ядро наиболее тяжелого из ранее известных элементов урана-238 состоит из 92 протонов и 146 нейтронов. Протоны и нейтроны имеют общее название - нуклоны. Например, ядро гелия состоит из 4 нуклонов. В настоящее время установлено, что в ядре нуклоны могут взаимопревращаться; при этом: 1) если превращается нейтрон в протон, то происходит выброс электрона ( fJ - частицы) и антинейтрино; 2) если же превращается протон в нейтрон, то выбрасывается позитрон р и нейтрино. Этими превращениями нуклонов в ядре и объясняется радиоактивный - распад. Следовательно, электроны и позитроны не присутствуют в ядре, а рождаются в результате взаимодействия нуклонов. Иногда превращение протона в нейтрон происходит вследствие захвата протоном электрона из ближайшего к ядру слоя электронов - К-слоя; этот процесс получил название К-захвата. [36]