1. Свойства волновой функции. Понятие об уравнении Шредингера. Квантовые числа как характеристика состояния электрона в атоме. Что такое узловые поверхности?

Волновые объекты – размера не имеют и их нельзя охарактеризовать координатами. Отличия волнового объекта от корпускулярного: 1)интерференция-явление наложения волн вплоть до полного погашения; 2)дифракция – способность огибать препятствия, к чему частица вовсе не способна. Минимальное препятствие для дифракции – атом, т.к. меньше частиц мы не знаем. Убедиться в проявлении волновых св-в можно по дифракции: ставим частокол препятствий(дифракционную решетку) пропускаем анализируемый объект, если получается дифракционная картина – значит объект имеет волновуюприроду. Волновые и корпускулярные св-ва взаимно дополняют друг друга, одновременно присущи любому объекту, но обнаружить и определить проявление каждого из этих св-в можно только порознь. Макромир описывается механикой Ньютона, а микромир – волновой или квантовой механикой(уравнение Шредингера). Любой объект микромира характеризуется так называемой волновой функцией (Ψ пси-функцией). Ее смысловое содержание: Ψ – амплитуда электронной волны (мы рассматриваем квантовые представления только в отношении электронов!). dW= Ψ^2 * dV. (dW – вероятность нахождения электрона в объеме dV), отсюда Ψ^2=( dW)/(dV) – плотность вероятности ∫ Ψ^2 * dV = 1 (по всему объему). Уравнение Шредингера: волновое уравнение – основное уравнение квантовой механики. Дифференциальное уравнение второго порядка частных производных, в результате решения которого можно найти волновую функцию и энергию:

Н – оператор Гомильтона, пси-функция – волновая функция, определяет состояниев электронной области, Е – энергия

Если =0, то элетрона там нет. Поверхность, где нет электрона, называется узловой.

Квантовые числа: n – главное квантовое число, определяет значение энергии и размер орбитали___Имеет значение от 1 до беск. Слои обозначают буквами или цифрами. Емкость слоя___. l – орбитальное квантовое число, определяет форму орбитали атома, изменяется от 0 до n-1 Емкость__Ml –магнитное квантовое число, характеризует ориентацию электронов в пространстве, изменяется от +1до -1 через 0. Электроны, имеющие одинаковые значения n, l, ml образуют орбиталь (max2e). Свойство е – иметь собственный момент импульса. Ms – спиновое квантовое число, принимает значения либо +1/2 до -1/2. В многоэлектронном атоме электронные орбитали заполняются в порядке возрастания их энергии, т.е е стремится занять орбиталь с меньшей энергией. Узловой поверхностью орбитали называется геометрическое место точек, для которых Ψ = 0. Так как Ψ = 0, то и Ψ2 = 0. Таким образом, на узловой поверхности плотность электронного облака равна нулю. В число узловых поверхностей включается также поверхность, лежащая на бесконечном удалении от ядра.

3.Дать определение понятиям: электронный слой, электронная оболочка, электронная орбиталь.

Электронный слой (уровень) – совокупность электронов с одним и тем же значением n. 2(n^2).______________________________ Электронная оболочка – совокупность эл-нов с одним и тем же значением l. 2(2l+1).___________________________________ Электронная орбиталь – совокупность эл-нов с одним и тем же значением магнитного кв. числа. Обозначают □ число орбиталей в оболочке с побочным кв. числом равным l составляет (2l+1) штук.

4. Сформулировать принцип Паули и правило Хунда. Сколько максимально может быть электронов в слое, оболочке, на орбитали? Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором 4-х квантовых чисел. Правило Хунда: суммарный электронный спин атома(системы) должен быть максимальным. Электронный слой (уровень) – совокупность электронов с одним и тем же значением n. 2(n^2) Электронная оболочка – совокупность эл-нов с одним и тем же значением l. 2(2l+1). Электронная орбиталь – совокупность эл-нов с одним и тем же знач ением магнитного кв. числа. Обозначают □ число орбиталей в оболочке с побочным кв. числом равным l составляет (2l+1) штук.

5. Энергия электрона в многоэлектронном атоме. Энергетический ряд атомных орбиталей. Электронные формулы атомов Ni, Se и Fe³⁺. Энергия электрона в атоме водорода (теория Бора) определяется единственным (главным) квантовым числом, а в многоэлектронном атоме – главным и орбитальным квантовыми числами. В целом энергия электрона возрастает по мере роста суммы названных квантовых чисел при доминирующем значении квантового числа. При одинаковой сумме энергия состояния с меньшим значением гл. кв. числа ниже. В соответствии с этими правилами энергетический ряд атомных орбиталей выглядит след. образом: 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p и т.д. Ni281s2s2p3s3p4s3d⁸ Se341s2s2p3s3p4s3d4p⁴ Fe³⁺ 26-3 1s2s2p3s3p3d⁹

6. Современная формулировка периодического закона. Периодическое изменение свойств на примере энергии ионизации атома и радиуса иона. Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими соединений, находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов. Энергии ионизации - представляет собой наименьшую энергию, необходимую для удаления электрона от свободного атома в его низшем энергетическом (основном) состоянии на бесконечность. В целом в периоде в соответствии с тенденцией изменения атомных радиусов и увеличением притяжения электронов к ядру должна возрастать. Однако этот рост неравномерен. Факторы, определяющие энергию ионизации(энтальпию ионизации): 1) эффект экранирования заряда ядра глубинными оболочками и слоями – уменьшение энергии ионизации атомов в подгруппе . 2) эффект проникновения внешних электронов к ядру. Согласно квантовой механике вероятность нахождения электрона в других слоях кроме «своего» не равна нулю. Этот эффект ведет к упрочнению связи электрона с ядром, т.е. к росту энергии ионизации, (самые проникающие s-электроны, менее – p и еще менее –d). 3) отталкивание электронов одного слоя, особенно находящихся на одной орбитали – уменьшение энергии ионизации. Периодический закон ведет к след. закономерностям в изменении ионных радиусов: 1) радиус катиона меньше радиуса атома и уменьшается с ростом заряда катиона. 2) радиус аниона больше радиуса атома. 3) в периодах радиусы ионов d-элементов одинакового заряда плавно уменьшаются, это так называемое d-сжатие. 4)аналогичное явление отмечается и для f-элементов. 5)Радиусы однотипных ионов (имеющих сходную электронную «макушку») в подгруппах плавно возрастают. 6) Если различные ионы имеют одинаковое число электронов (изоэлектронные), то размер таких ионов будет определяться зарядом ядра иона. Наименьшим будет ион с большим зарядом ядра. Радиус изоэлектр онных ионов уменьшается с ростом заряда иона.