Глава 8. Электронная структура атомов 8. Она также позволяет нам начать объяснять, почему элементы ведут себя так, как они ведут себя. Однако многие фундаментальные аспекты атома не рассматриваются в этой простой модели.

Глава 8.

Как именно движутся электроны? Что контролирует максимальное количество электронов в оболочке? Кроме того, существует ряд химических и физических свойств элементов, которые остаются необъяснимыми с помощью модели электронных оболочек. Для решения этих вопросов необходима более совершенная модель. Квантовая механика предсказывает две важные вещи: квантованные энергии для электронов всех атомов, а не только водорода, и организацию электронов внутри атомов. Вместо этого электроны группируются в кластеры и подгруппы, которые объясняют большую часть химического поведения атома.

То есть свет имеет двойственную природу. Если энергия может вести себя и как частица, и как волна, может ли материя также проявлять эту двойственность? Оказалось, что может. Хотя может показаться странным, что физический объект, такой как бейсбольный мяч, ведет себя как волна, теория говорит именно об этом. Однако для любого объекта, имеющего большие размеры, природа частиц преобладает, а волновая природа незначительна.

Но для крошечных объектов, таких как электроны, волновая природа физически значима и может наблюдаться. Примерно в то же время Вернер Гейзенберг предположил, что чем точнее известно положение частицы, тем меньше известен ее импульс, и наоборот. Сейчас это называется принципом неопределенности Гейзенберга. Это означает, что мы больше не можем говорить о точных траекториях или местоположении электронов. В зависимости от формы пространства орбиталям присваивается название, например: s, p, d и f.

Обратите внимание, что орбиталь сильно отличается от орбитали! Орбиталь - это заданный путь, по которому движется электрон. Орбиталь больше похожа на карту вероятности: область пространства, в которой электрон с наибольшей вероятностью будет найден с течением времени. Различная интенсивность затененных областей является показателем электронной плотности, которая является мерой вероятности нахождения электрона в определенной области пространства Рисунок 1 и 2. Рисунок 1. Иллюстрирует графики, показывающие вероятность нахождения электрона по оси Y для орбиталей 1s, 2s, 3s как функцию расстояния до ядра и как это связано с пространством вокруг ядра.

Рисунок 2. Карты вероятности электронов на орбиталях с самой низкой и самой высокой энергией для электрона атома H. На рисунке 3 показано множество сложных форм, которые отслеживает движение электрона.

Распределение электронной плотности s-подскелета сферическое, а p-подскелета - колоколообразное. Орбитали d и f являются более сложными. Эти формы представляют собой трехмерные области, в которых, вероятно, будет находиться электрон. Рисунок 3. Формы s, p, d и f орбиталей. Любой атом имеет все эти орбитали, хотя они могут быть заняты или не заняты электронами; те орбитали, которые не заняты, доступны для возможных возбужденных состояний.

Каждая орбиталь имеет относительную энергию, как показано на рисунке 4, где орбитали представлены в виде линий. Рисунок 4. На графике показаны энергии электронных орбиталей в многоэлектронном атоме до 4p. Электроны и другие субатомные частицы ведут себя так, как будто они вращаются, мы не можем знать, вращаются ли они на самом деле, но они ведут себя так, как будто вращаются. Орбиталь может содержать максимум два электрона; когда на орбитали находятся два электрона, один электрон будет иметь спин вверх, а другой - спин вниз.

Этот последний аспект является результатом принципа исключения Паули, который гласит, что никакие два электрона в одном и том же атоме не могут вести себя одинаково. Рисунок 5. Ключевые понятия и резюме Квантовомеханическая модель атомов описывает трехмерное положение электрона вероятностно. Поэтому атомные орбитали описывают области атома, где электроны находятся с наибольшей вероятностью. Упражнения 1. Чем похожи модель Бора и квантовомеханическая модель атома водорода?

Чем похожи модель Бора и квантовомеханическая модель атома водорода?

Чем они отличаются? Нарисуйте орбитали 1s, 2s и 3s и опишите различия и сходства между ними. Нарисуйте орбитали 2px, 2py и 2pz и опишите различия и сходства между ними. Нарисуйте орбитали 3p и 3s и опишите различия и сходства между ними.

Следующие примеры представляют собой примеры какого типа орбиталей? Ответы 1. Обе модели имеют положительно заряженное центральное ядро с электронами, движущимися вокруг ядра в соответствии с электростатическим кулоновским потенциалом. Бор также предположил, что электроны, вращающиеся вокруг ядра, обычно не испускают и не поглощают электромагнитное излучение, но делают это, когда электрон меняет свою орбиту.

Различия: значения n разные, поэтому энергии орбиталей разные 1s ниже по энергии, 2s выше по энергии и 3s выше по энергии, а размеры орбиталей разные 1s меньше, 2s больше, 3s больше.

Сходство: все они являются s-орбиталями, поэтому их форма одинаково сферическая, они могут содержать только два электрона с противоположными спинами 3. Различия: ориентация орбиталей различна Сходство: значения n одинаковы, поэтому их орбитальные энергии и размер орбиталей одинаковы; все они являются p-орбиталями, поэтому их форма одинаковая гантель; они могут содержать только два электрона с противоположными спинами 4.

Это два примера d-орбиталей. Глоссарий атомная орбиталь: математическая функция, описывающая поведение электрона в атоме, также называется волновой функцией, может использоваться для нахождения вероятности нахождения электрона в определенной области вокруг ядра, а также других динамических переменных d-орбиталь: область пространства с высокой плотностью электронов, которая является четырехлопастной или содержит форму гантели и тора.

Электрон в этой орбитали является d-орбиталью.

Электрон на такой орбитали называется f-электроном Принцип неопределенности Гейзенберга: правило, утверждающее, что невозможно точно определить одновременно некоторые сопряженные динамические свойства, а также импульс и положение частицы.

Принцип неопределенности Гейзенберга: правило, утверждающее, что невозможно точно определить одновременно некоторые сопряженные динамические свойства, а также импульс и положение частицы.

Принцип неопределенности является следствием того, что квантовые частицы проявляют дуализм волна-частица.

P-орбиталь: колоколообразная область пространства с высокой плотностью электронов.

Р-орбиталь - это колоколообразная область пространства с высокой плотностью электронов.

Электрон на этой орбитали называется p-электроном Принцип исключения Паули: определяет, что никакие два электрона в атоме не могут иметь одинаковые значения всех четырех квантовых чисел Квантовая механика: область исследования, включающая квантование энергии, дуализм волна-частица и принцип неопределенности Гейзенберга для описания материи S-орбиталь: сферическая область пространства с высокой плотностью электронов.


Навигация

thoughts on “

  1. Подтверждаю. Я присоединяюсь ко всему выше сказанному. Можем пообщаться на эту тему.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *