39. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни.
Водородоподобный атом — атом, содержащий в электронной оболочке один и только один электрон.
Таким атомом, кроме водорода и его тяжёлых изотопов (дейтерия и трития), может быть любой ион, если число потерянных им электронов равно заряду атома - 1. Поскольку у такого иона остаётся только один электрон, его и называют водородоподобным атомом.
Совокупность состояний электрона в атоме с одним и тем же значением n называют энергетическим уровнем. Число уровней, на которых находятся электроны в основном состоянии атома, совпадает с номером периода, в котором располагается элемент. Номера этих уровней обозначают цифрами: 1, 2, 3...
Энергетический подуровень - совокупность энергетических состояний электрона в атоме, характеризующихся одними и теми же значениями квантовых чисел n и l. Подуровни обозначают буквами: s, p, d, f... Первый энергетический уровень имеет один подуровень, второй - два подуровня, третий - три подуровня и так далее.
Для каждого энергетического уровня, начиная со второго, возможно существование трех равных по энергии p-орбиталей, расположенных в трех взаимно перпендикулярных направлениях. На каждом энергетическом уровне, начиная с третьего, имеется пять d-орбиталей, имеющих более сложную четырехлепестковую форму. Начиная с четвертого энергетического уровня, появляются еще более сложные по форме f-орбитали; на каждом уровне их семь.
40. Главное, орбитальное, магнитное и спинное квантовые числа
Водородоподобные атомы – ионизированные атомы с одним внешним электроном, т.е. имеющие ядро с зарядом z∙e и один электрон.
Постулаты Бора:
Атомы имеют ряд стационарных состояний соответствующих определенным значениям энергий: Е1, Е2...En. Находясь в стационарном состоянии, атом энергии не излучает и не поглощает, несмотря на движение электронов.
В стационарном состоянии атома электроны движутся по стационарным орбитам, для которых выполняется квантовое соотношение: m•V•r = n•h/2•p где m•V•r =L - момент импульса, n=1,2,3...,h-постоянная Планка.
Излучение или поглощение энергии атомом происходит при переходе его из одного стационарного состояния в другое. При этом излучается или поглощается порция энергии (квант), равная разности энергий стационарных состояний, между которыми происходит переход: ε= h• ν= Em-En
Стационарное
у-е Шрёдингера
для движения электронов в кулоновском
поле ядра с зарядом z∙e
имеет вид: Δφ+
(W-U)ψ=0;
U(r)=-
.
Решение этого уравнения даёт собственные значения энергии электрона:
1)
=-
. для атома водорода z=1,
=-
;
n=1,
=-
=
-13,56эВ;
=-
2) момент импульса электрона в атоме квантуется:
=ђ
,
l=0,1,2,3…(n-1),
n-главное
квантовое число, l-орбитальное
квантовое число, которое показывает
квантованность орбитального момента
импульса и характеризует форму
орбитального момента импульса.
Для каждой электронной оболочки с номером n возможно (n-1) энергетических состояний, определённых знаменателями орбитального квантового числа.
l=0 (s сост.); l=1(p); l=2(d); l=3(f)
3)
проекции орбитальных момента импульса
на напр. Z
магнитного поля квантуется.
mђ;
m=-e;
-(e-1);
…;-1; 0; 1; …; (e-1),
e
Магнитное квантовое число показывает число возможных ориентаций магнитного момента в пространстве, относительно направления магнитного поля, т.е. положительные орбиты квантуются.
Пространственное квантование – изменение ориентации орбитального момента, относительно магнитного поля.
4)квантованность
проекции собственного мех. Момента
импульса (спина элемента):
=
ђ;
=
ђ
;
s=1/2;
=
1/2
– спиновое квантовое число.
Спиновое квантовое число определяет число возможных ориентаций спина в пространстве, относительно направления магнитного поля.
Вопрос 41. Периодическая с-ма эт-тов Менделеева.Распределение эл-тов основывается на след. Положениях: 1) порядков номер z- эл-та равен общему числу электрона в атоме данного элем. 2) Сост электронов в атоме определ набором 4-х квантовых чисел: n,l,m,ms 3) Должен выполняться принцип min потенц энергии 4) заполнение происх с принципом Паули. Электронная оболочка- совокупность состояний в атоме с одинак значениями главного квантового числа e.
Внеш валент электрон наз электроны, которые в оболочке с наиб числом m входят в состав s и p – уровней.