Електрон

Подвiйна природа електрона

Пiзнiше американськi вченi Девiсон i Томсон експериментальним шляхом встановили хвильовий характер e¯.

За розмiщенням дифракцiйних кiлець цi вченi вимiряли довжину хвилi (λ), яка спiвпала з найденою де-Бройлем.

Проникаюча здатнiсть e¯ << чим для ренгенiвських променiв з тiєю ж довжиною хвилi. Тому для одержання дифракцiйної картини пучок електронiв повинен вiдбиватися вiд поверхнi кристала.

Електронографiчний метод застосовується для дослiдження структури тонких плiвок , будови молекул газу i т.iнш.

11/35

Модель атома Резерфорда

Дослiди Резерфорда

Фундаментальнi вiдомостi про будову речовини були одержанi Резерфордом (1911 р) при вимiрюванi вiдхилення α- частинок при їх проходженi через дуже тонку металiчну фольгу. α- частинки рухаються з високими швидкостями.

Було установлено, що частина α- частинок проходить через фольгу вiльно (без перешкоди), як через пустий простiр злегка розсiюється.

Деяка незначна їх частина дуже рiзко вiдхиляється в протилежному напрямi i частково мiняє напрямок на протилежний.

12/35

Модель атома Резерфорда

Дослiди Резерфорда

Розрахунки показали, що розсiювання α частинок викликане невеликими негативними зарядами електронiв у серединi атомiв: великi вiдхилення i змiни напрямку обумовленi менш численими частинками з великим значенням позитивного заряду (+ Z), сконцентрованого в малому об‘ємi. Цими частинками мають бути e¯ i ядра.

В ядрi зосереджена вся маса атома i воно несе позитивний заряд. Ядро складається iз нуклонiв (протонiв i нейтронiв).

Ядра в першу чергу характеризуються атомним (порядковим) номером (Z) i масовим числом (A). Z - дорiвнює числу позитивних зарядiв в ядрi (протонiв). A -визначає число нуклонiв ( P n + p в ядрi: 199F , 2713Al.

13/35

Модель атома Резерфорда

Дослiди Резерфорда

Масовi числа ядра, очевидно, суть цiлi числа. Масове число ядра дорiвнює тiльки приблизно його дiйснiй масi, оскiльки Mp ≈ Mn ≈ 1

Масовi числа знаходяться в межах вiд 1 до 260, але не представляють безперервного ряду.

Z - мають значення вiд 1 до 112 без перерви. Немає нiчого дивного, що один i той же заряд мають ядра рiзної маси (рiзне A).

14/35

Модель атома Резерфорда

Iзотопи, iзобари, iзотони

Рiзновид ядер атомiв, якi мають однаковий заряд i рiзне масове число називається iзотопами: 63LI , 73LI, 4020CA,

4220CA, 4320CA.

Атоми з рiзним числом протонiв (Z) i нейтронiв (N), але з однаковим масовим числом (A) називаються iзобарами:

4018AR, 4019K, 4020CA

Атоми, якi мають однакове число нейтронiв (10n) називаю-

15/35

Модель атома Резерфорда

Модель атома Резерфорда:

Для пояснення своїх дослiдiв Резерфорд (1911 р.) запропонував модель будови атома у вiдповiдностi до якої атом побудований подiбно до Сонячної системи.

За Резерфордом атом складається з ядра, зарядженого позитивно, бiля якого обертаються електрони, їх число дорiвнює заряду ядра. В ядрi (V = 10−36 см) зосереджено ввесь позитивний заряд i найбiльшу частину маси атома. Атом – електрично нейтральний.

Електрони обертаються навколо ядра по кругових або елiптичних орбiтах.

Послiдуючi дослiдження, в основному, пiдтвердили таку модель будови атома. Але проти цiєї моделi висувалися суттєвi заперечення.

16/35

Модель атома Резерфорда

Вiдповiдно до теорiї Максвела, оскiльки електрони мають електричнi заряди, то вони не можуть рухатися навколо ядра, не випромiнюючи енергiї.

Внаслiдок випромiнювання енергiї електрони повинi дуже скоро були б упасти на ядро. Таким чином, атом повинен бути нестiйким. Насправдi атоми є досить стiйкими системами.

За виключенням iзотопних ефектiв легких атомiв, ядро оказує незначний вплив на хiмiчну поведiнку атома. Окрiм того, воно визначає число навколишнiх електронiв.

Оскiльки хiмiчнi властивостi атомiв i молекул залежать виключно вiд будови електронних оболонок, а не вiд будови ядра, в подальшому мова буде iти, головним чином, про електронну структуру атомiв.

17/35

Теорiя Бора

Теорiя Бора.

Заперечення проти моделi Резерфорда було усунено в 1913 р. датським фiзиком Н.Бором, який з допомогою введених ним суперечливих класичнiй механiцi 3-х постулатiв одержав на диво результати, якi добре узгоджуються з експериментом.

Вiн застосував до системи, яка складається iз ядра i електронiв, що рухаються навколо нього, положення квантової теорiї випромiнювання.

Як вiдомо, рух якого-небудь матерiального об‘єкта по кругу визначається моментом кiлькостi руху, M = mvr

Вiдповiдно до класичної механiки v i r мають змiнюватися як завгодно i безперервно.

18/35

Теорiя Бора

Постулати Бора

Вiдповiдно до квантової механiки енергiя (E), а також v та r повинi змiнюватися стрибками.

Момент кiлькостi руху в квантовiй механiцi кратний 2hπ. Вiн має бути рiвним 2hπ або 2hπ · n, де n = 1.2.3...∞. Дозволенi тiльки такi орбiти, для яких mvr є величиною кратною h, тобто, M = mvr = 2hπ · n (1).

Це положення називають 1 - постулатом Бора: Кутовий момент кiлькостi руху по кругу не може змiнюватися безперервно, вiн змiнюється вiдповiдними порцiями (стрибками).

19/35

Теорiя Бора

Постулати Бора

2 - постулат Бора: Електрони мають рухатися без втрати енергiї лише по тих кругових (квантових) орбiтах, якi задовiльняють рiвнянню (1).

Якщо n= 1, то атом гiдрогену знаходиться (перебуває) в нормальному (незбудженому) станi. Цьому становi вiдповiдає мiнiмальна енергiя, якою володiє атом; при n = 2,3,...∞ стан атома H називається збудженим. Йому вiдповiдає бiльш високе значення E, порiвняно з нормальним станом.

20/35