1. Строение атома. Понятие о квантовой механике. Двойственная природа электрона. Волновая функция.Строение атома:Атом - химически неделимая единица вещества и представляет собой сложную электронейтральную микросистему находящихся в движении элементарных частиц – протона, нейтрона и электрона.В 1911 г. Э.Резерфорд предложил модель атома, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором находится почти вся масса атома, и располагающихся вокруг ядра электронов. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Число электронов равно числу протонов, и поэтому атом электронейтрален. Химический элемент - определенный вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Атомы – наименьшие частицы химических элементов, являющихся носителями их химических свойств. Заряд ядра (сумма протонов) численно равен порядковому номеру элемента в периодической системе.

Пример: Атом водорода — атом, ядром которого является протон,

а электронная оболочка состоит из единственного электрона.

Соответствует химическому элементу водород:Ква́нтовая меха́ника — раздел теоретической физики, описывающий основные свойства и поведение атомов и других систем с электронно-ядерным строением.В основе квантово-механической теории строения атомов лежит представление о двойственности природы электронов и других микрочастиц, то есть их корпускулярно-волновые свойства. Двойственность свойств электрона проявляется в том, что он, с одной стороны, обладает свойствами частицы (имеет определенную массу покоя), а с другой - его движение напоминает волну и может быть описано определенной амплитудой, длиной волны, частотой колебаний и др.Корпускулярные свойства е выражаются в его способности проявлять свое действие как целое, волновые свойства e выражаются в особенностях движения e, в дифракции и интерференции электронов.Корпускулярные свойства в уравнении планка E=hv, согласно которым электрон неделим и существует в виде дискретного образования. Волновые свойства λv=c.Соотношение, связывающее корпускулярную характеристику электрона с его волновой характеристикой E=hc/ λ, в соответствии с уравнением Эйнштейна E = mc² = hν = hc / λ С движущимся электроном ассоциируется волна, длина которой определяется уравнением Де-Бройля: где λ - длина волны, (м); m - масса электрона; V-скорость движения частицы (≈10⁸ м/с), h - постоянная Планка. Вторым фундаментальным принципом квантовой механики является принцип неопределенности Гейзенберга: невозможно описать с высокой степенью точности местонахождение электрона (координаты), и его энергию (импульс) в один и тот же момент времени. В квантовой механике электрон представляют как «облако отрицательного заряда», имеющее определенные размеры и форму. Уравнение Шрёдингера (1926 г.) описывает волновые и корпускулярные свойства электрона в атоме водорода. Решениями уравнения Шредингера являются энергии электрона и волновая функция ψ(пси). Решения его возможны только при определенных дискретных значениях энергии электрона. Волновая функция ψ зависит от координат (x, y, z), и энергии E электрона и не имеет определенного физического толкования. Квадрат волновой функции ψ² определяет плотность вероятности нахождения электрона в точке с координатами (x, y, z). ψ²·ΔV –вероятность нахождения электрона в данном объеме атома ΔV. Чем больше ψ²·ΔV, тем плотнее электронное облако в данном объеме атома. Каждой волновой функции соответствует набор из трех

2. Электронная плотность. Характеристика состояния электрона системой квантовых чисел, их физический смысл.

Энергия АО – энергия электрона, находящегося на этой орбитали (то есть в этом состоянии). Квантовая ячейка – символическое изображение орбитали на энергетической диаграмме. Электронный уровень – совокупность орбиталей с одинаковыми значениями главного квантового числа. Электронный подуровень – совокупность орбиталей одного уровня с одинаковыми значениями орбитального квантового числа.Квадрат волновой функции ψ² определяет плотность вероятности нахождения электрона в точке с координатами (x, y, z). ψ²·ΔV –вероятность нахождения электрона в данном объеме атома ΔV. Чем больше ψ²·ΔV, тем плотнее электронное облако в данном объеме атома. Каждой волновой функции соответствует набор из трех целочисленных параметров - квантовых чисел – n, l, m_l. Область пространства, в которой вероятность нахождения электрона составляет не менее 90%, называют атомной орбиталью. Атомные орбитали различаются по энергии, размерам, форме, ориентации в пространстве и могут быть охарактеризованы квантовыми числами.Квантовые числа – это энергетические параметры, определяющие состояние е^- и тип АО (атомн орбитали), на которой он находится.Главное квантовое число – n - принимает только целые положительные значения n = 1, 2, 3…∞. С увеличением n энергия и размер электронного облака (атомной орбитали) возрастает. Совокупность атомных орбиталей с одинаковым значением n называют уровнем, или электронным слоем. Максимально возможные числа орбиталей и электронов на уровне соответственно равны ⁿ² и 2ⁿ².Орбитальное квантовое число l определяет значения орбитального момента количества движения электрона и принимает значения от 0 до (n-1), например, при n = 3: l = 0, 1, 2. Характеризует форму атомных орбиталей (электронных облаков), для которых в зависимости от l приняты соответствующие обозначения: l 0, 1, 2, 3, 4, 5… обозначение s, p, d, f, g, h…s - Орбиталь (s – электронное облако) имеет шарообразную форму. При l=1 зона вероятностного распределения электронов представляет собой гантелеобразное облако с центром в ядре (р-орбиталь). У d - орбитали (l = 2) и f - орбитали (l= 3) форма электронных облаков еще более сложная. Совокупность атомных орбиталей с одинаковым значением n и l называют подуровнем или электронной подоболочкой. Число возможных орбиталей и электронов в пределах подуровня соответственно равны (2l+1) и 2(2l+1).Каждому значению соответствует определённая форма орбитали (например, при – это сфера, центр которой совпадает с ядром).

Магнитное квантовое число m_l может принимать положительные и отрицательные целочисленные значения от минус l до плюс l через нуль. В зависимости от значений m_l определяются возможные ориентации орбиталей одной формы и их число, которое равно количеству значений m_l. Так, для s - орбиталей (l = 0, m_l = 0), возможна одна ориентация, поскольку шар симметричен относительно трех осей ординат. Для р - орбиталей (l=1, m_l = -1, 0, +1), что соответствует трем ориентациям р - орбиталей относительно трех осей. Для d - орбиталей (l=2, m_l = -2, -1, 0, +1, +2) число возможных ориентаций – пять, для f – орбиталей - семь.Спиновое (m_s) квантовое число характеризует сложное движение электрона вокруг собственной оси и принимает значения +1/2 или –1/2.

Четыре квантовых числа n, l, m_l и m_s - полностю определяют состояние электрона в атоме