Реферат на тему:
Енергетичний спектр електронів в атомі
ЕЛЕКТРОНА БУДОВА АТОМА
Модель Бора
Згідно з моделлю Бора електрони в атомах обертаються навколо ядра
круговими орбітами, або оболонками. Кожна оболонка має строго визначений
енергетичний рівень та характеризується деяким квантовим числом N. Чим
більше N, тим вище енергетичний рівень оболонки. Оболонки отримали
буквенні позначення K, L, M, N та далі в порядку латинського алфавіту,
кажній оболонці відповідає своє квантове число N. Для K оболонки N = 1,
для L – N = 2, для M – N=3 і т.д.
На кажній оболонці може знаходитись не більще визначеної кількості
електронів і їх максимальна кількість індивідуальна для кожної оболонки.
Оболонка Квантове число N Макс. кі-сть електронів
K 1 2
L 2 8
M 3 18
Перехід електрона з однієї оболонки на іншу можливий при поглинанні або
випроміненні кванту електромагнітного випромінення з енергією, що рівна
різниці енергій рівнів, між якими переміщується електрон. Тому оптичні
спектри поглинання атомів, які відповідають електронним переходам на
дискретні вільні рівні, також повинні бути дискретними.
Діаграма, яка ілюструє енергетичний спектр електронів в атомі (модель
Бора) та очікуваний спектр поглинання.
Модель Бора не могла пояснити особливості спектрів елементів складніших
аніж водень. Крім цього, той факт, що електрон розглядався як частка,
призводив до ряду протиріч. Пізніші дослідження показали, що електрон
володіє хвилевою природою і йому необхідно приписати визначену довжину
хвилі, яка залежить від його енергії. Це положення, висунуте Луї де
Бройлем, лягло в основу квантової механіки, методи якої в наш час
використовуються для розрахунків властивостей атомів, молекул та твердих
тіл, що з них складаються.
Орбіталі
Згідно із сучасними уявленнями електрон володіє хвилевими властивостями.
Для описання його поведінки використовують хвилеву функцію Ф(x,y,z).
Квадрат модуля цієї функції характеризує ймовірність знаходження
электрона в заданній точці. Область простору, в якій висока ймовірність
виявити електрон (не менше 0.95), називають орбіталлю. Основні типи
орбіталей позначають буквами s, p, d, f (від слів sharp, principal,
diffuse, fundamental). Вид двох основних типів орибалей s (вона одна), p
(їх три), по яких розмазаний електронний заряд, показано на нижньоу
рисунку.
^x
?
¬
Ue
?????????q?Ue
TH
a
ae
e
?
e
i
?
o
o
?
o
u
th
?
?
квантованими.
Магнітне квантове число M цих дискретних енергетичних рівнів може
приймати цілочисельні значення в межах від -L до L (включно), тобто воно
може приймати 2L+1 значень. Четверте квантове число S (спін)
характеризує обертання окремого електрона і може приймати значення: +1/2
и -1/2.
Кожен електрон в атомі повинен мати свій індивідуальний набір квантових
чисел. Знаючи головне квантове число N, легко розрахувати, скільки
електронів може знаходтися на тій чи іншій оболонці та оцінити форму
можливих орбіталей. В наведеній нижче таблиці подано розрахунок
кількості електронів для перших трьох оболонок атома.
Оболонка,
N Підоболонка,
L=0,..,N-1 Орбіталі,
M=-L,.,0,.,L Спін:
-1/2, +1/2 Максимальна кількість
електронів підоболонки Максимальна кількість
електронів оболонки
K (N=1) S (L=0) 0 +1/2, -1/2 2 2
L (N=2) S (L=0) 0 +1/2, -1/2 2 8
P (L=1) -1 +1/2, -1/2 6
0 +1/2, -1/2
1 +1/2, -1/2
M (N = 3) S (L=0) 0 +1/2, -1/2 2 18
P (L=1) -1 +1/2, -1/2 6
0 +1/2, -1/2
1 +1/2, -1/2
D (L=2) -2 +1/2, -1/2 10
-1 +1/2, -1/2
0 +1/2, -1/2
1 +1/2, -1/2
2 +1/2, -1/2
Права картинка ілюструє розрахунки наведені в верхній таблиці. Магнітне
поле знимає виродження рівнів і вони розщепляються у відповідності до
можливих значень квантових чисел M та S. Степінь росщеплення рівнів
залежить від напруженості магнітного поля. На наведеному рисунку вона
досить велика так, що рівні, які належать сусіднім орбіталям, для
третьої та четвертої оболонок перекриваються, утворюючи зону з близько
розміщених рівнів.
Таким чином, підоболонка може містити стільки орбіталей, скільки значень
може приймати квантове число M
Підводячи підсумки можна зробити висновок: кількість електронів в атомі
повинна відповідати кількості станів, кожен з яких характеризується
своїм набором квантових чисел.
В атомі не може бути двох станів з однаковим набором квантових чисел.
Основні правила розподілу електронів орбіталями:
Принцип заповнення. Першими завжди заповнюються орбіталі з нижчою
енергією.
Принцип заборони Паулі. На будь-якій орбіталі може знаходтись не більше
двох електронів (при цьому вони повинні мати протилежні значення спіна).
Правило Гунда. Заповнення орбіталей однієї підоболонки починається
одиночними електронами з паралельними спінами. Пари починають
утворюватись тільки після того, як кожна орбіталь буде мати по одному
електронові.
Використана література:
Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая
школа, 1978.
Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной
электроники. -М.: Высшая школа, 1975.
Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.
Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М.: Высшая
школа, 1988.
Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: высшая
школа, 1982.
Гершунский В.С. Основы электроники. – К.: Вища школа, головн. из-во,
1982.
Жеребцов И.П. Основы электроники. – Л.:Энергоатомиздат, 1985.
Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. – М.: Высшая школа,
1986.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
