Квантово-механическая модель атома
Современная модель атома является развитием планетарной модели. Согласно этой модели, ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов и окружено отрицательно заряженными электронами. Однако представления квантовой механики не позволяют считать, что электроны движутся вокруг ядра по сколько-нибудь определённым траекториям (неопределённость координаты электрона в атоме может быть сравнима с размерами самого атома).
Химические свойства атомов определяются конфигурацией электронной оболочки и описываются квантовой механикой. Положение атома в таблице Менделеева определяется электрическим зарядом его ядра (то есть количеством протонов), в то время как количество нейтронов принципиально не влияет на химические свойства; при этом нейтронов в ядре, как правило, больше, чем протонов (см.: атомное ядро). Если атом находится в нейтральном состоянии, то количество электронов в нём равно количеству протонов. Основная масса атома сосредоточена в ядре, а массовая доля электронов в общей массе атома незначительна (несколько сотых процента массы ядра).
Массу атома принято измерять в атомных единицах массы, равных 1⁄12 от массы атома стабильного изотопа углерода 12C.
ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ
квантовой системы, состояние атома, молекулы и др. квант. систем с наименьшей возможной внутр. энергией. Является устойчивым. Электроны в атоме, находящемся в О. с., наиб. прочно связаны с ат. ядром. Из О. с. квант. система, поглотив квант энергии, может перейти в возбуждённое путём квантового перехода. Уровень энергии, соответствующий О. с., также наз. основным.
ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ атома - стационарноеквантовое состояние с наименьшей внутр. энергией.
Электроны атома в О. с. заполняют квантовыеуровни (электронные оболочки) согласно Паули принципу. Уровень энергии, <соответствующий О. с., также наз. основным. Для атома с одним электрономво внеш. оболочке он определяется квантовыми числами этого электрона; вато. <мах с неск. эквивалентными электронами О. с. определяется Хундаправилом. Энергия, к-рую необходимо сообщить атому в О. с. для отрываэлектрона из внеш. оболочки, наз. энергией ионизации аналогичная энергия для отрыва электрона из внутр. оболочки наз. энергиейсвязи этой оболочки. О. с. для атома Н обозначается для Не -и т. <д. Взаимодействие атома в О. с. с др. частицами или фотонами можетвызвать квантовый переход в стационарное состояние с большей внутр. энергией;такое состояние наз. возбуждённым.
ВОЗБУЖДЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ, энергетич. состояния атомов и молекул и др. квантовых систем, характеризующиеся избыточной по сравнению с осн. состоянием энергией. Согласно принципам квантовой механики, атомы и молекулы устойчивы лишь в нек-рых стационарных состояниях, к-рым отвечают определ. значения энергии. Состояние с наинизшей энергией наз. основным, остальные -возбужденными. Изменение энергии атома при переходе из одного стационарного состояния в другое связано с изменением строения его электронной оболочки (см. Атом).
В молекулах при таком переходе может меняться как электронное состояние, связанное с движением электронов относительно атомных ядер, так и характер колебат. и вращат. движений, в к-рых участвуют сами ядра (см. Молекула). В т. наз. приближении Борна - Оппенгеймера рассматривают каждый вид молекулярного движения в отдельности и находят волновые ф-ции и соответствующие значения энергии для электронного, колебат. и вращат. движений; полная волновая ф-ция молекулы представляется в виде произведения соответствующих волновых ф-ций (см. Адиабатическое приближение). Однако не всегда можно достаточно точно разделить электронное, колебат. и вращат. движения. Кроме энергии, состояния атомов и молекул могут различаться спином (электронным и ядерным); частицы в разл. спиновых состояниях имеют почти одинаковые энергии в отсутствие магн. поля, но при наложении поля напряженностью Я их энергии изменяются по-разному.
Возбужденные состояния атомов. Образуются из основного состояния при переходе одного или неск. электронов (напр., под действием излучения) с занятых орбиталей на свободные (или занятые лишь одним электроном). Наим. энергиями обладают возбужденные состояния, связанные с переходами во внешних или между внешними электронными оболочками. Более высокие возбужденные состояния возникают при переходе электронов с внутр. оболочек многоэлектронных атомов на внешние (напр., под действием рентгеновского излучения).