Головна » Хімія

Будова електронних оболонок атомів

Пропонована модель будови електронних, протонних і нейтронних оболонок в атомі заснована на емпіричних міркуваннях і є узагальненим результатом великого числа фактів. Висновки, зроблені на основі даної моделі, добре узгоджуються з експериментальними результатами.

Основою даної моделі є оболочна модель атомного ядра, автором якої є Нобелівський лауреат Марія Гепперт-Майер. Обидві моделі припускають наступне:

1. Атом складається з ядра і навколишнього його потенційного поля.

Потенційне поле атома являє собою стоячі хвилі з набором непарних гармонік (1-а, 3-а, 5-а і 7-а), кількість яких у кожному наборі визначає головне квантове число n. Хвилі розподілені по оболонкам K, L, M, N, O, P, Q.

Тут кожна оболонка є еквіпотенціальною поверхнею, а кожна напівхвиля володіє квантом електричного заряду (заряд електрона) і квантом маси поля (маса електрона). Таку півхвилю ми називаємо електроном.

Порядок заповнення електронних оболонок визначається наступними умовами:

Перше. В системі атома може існувати не більше семи оболонок з головними квантовими числами, відповідно, n = 1, n = 2, n = 3, n = 4, n = 4, n = 3 і n = 2.

Друге. У кожній окремо розглянутій оболонці утворюється спочатку перша, потім третя і далі все більш високі гармоніки по числу n.

Приклад: В оболонці М є набір з трьох гармонік (n = 3) і тут утворюється спочатку перша, потім третя і лише потім п'ята гармоніки.

Третє. Будь-яка гармоніка в оболонці утворюється тільки після формування наступної за рахунком гармоніки в попередній оболонці.

Приклад: 3-я гармоніка в 5-ій оболонці О (6 електронів) з'явиться, якщо вже існує 5 - а гармоніка в 4-ій оболонці N (10 електронів).

2. Тепер розглянемо потенційне поле всередині самого ядра.

Тут це поле представляє вже два види стоячих хвиль: електронні та протонні хвилі.

Протонна напівхвиля теж володіє квантом електричного заряду (заряд електрона, але позитивний) і квантом маси (атомна одиниця маси). Таку півхвилю ми і називаємо протоном.

Протонні хвилі, інтерферіруя з електронними, утворюють нейтронні стоячі хвилі. При цьому, маси електронів і протонів підсумовуються, а їх електричні заряди компенсуються.

Нейтрон важче протона і електрона разом узятих, тому утворення нейтрона вимагає витрат енергії, а його розпад (ß - розпад), навпаки, вивільняє цю енергію.

Експериментально встановлено, що сили взаємодії між двома нуклонами (протон - протон, нейтрон - нейтрон або нейтрон - протон) будуть однаковими. Значить, можна вважати, що магічні числа для нейтронів і протонів теж будуть

У оболонній моделі Марії Гепперт-Майер допускається знаходження протона і нейтрона на одному потенційному рівні (в одній оболонці).

Для пояснення порядку заповнення протонних і нейтронних оболонок в ядрі атома, нам доведеться припустити присутність в одній оболонці трьох наборів нейтронних, протонних (або змішаних) хвиль. Тобто, на одному рівні можуть бути присутні не тільки набори основних хвиль, але і їх «дублі».

Приклад: У радону (Rn) на третій оболонці M розміщений один набір протонних хвиль з гармоніками: 3s - перша гармоніка з двома протонами, 3p - третя з шістьма і 3d - п'ята, з десятьма протонами. Тут же знаходяться ще й два (основний і «дубль») аналогічних за складом гармонік набору нейтронних хвиль. Аналогія спостерігається і в інших оболонках.

Вектори орбітальних моментів кожного набору протонних і нейтронних хвиль в одній оболонці зрушені відносно один одного на 120 градусів, що сприяє утворенню форми ядра, схожого на сферичного. Однак сьома гармоніка (4f і 5f) нейтронних хвиль не має «дубля» і це пояснює форму еліпсоїда обертання у важких ядер (особливо - у «лантаноїдів» і «актиноїдів»).

Слід зазначити, що протонна хвиля першої гармоніки в оболонці K зникає в третьому періоді, утворюючи спільно з електронами «дубль» нейтронної хвилі. В результаті, в даній оболонці формується остов ядра з одних нейтронів з гармоніками 1s, 1s і 1s. Аналогічно зникає і перша гармоніка протонної хвилі в наступній оболонці L. У наступних оболонках зникають подібним чином тільки «дублі» протонних хвиль.

Прийнято вважати, що потенційне поле створюється внутрішньою частиною ядра, утвореною нуклонами заповнених оболонок, а зовнішні нуклони з незаповнених оболонок рухаються в цьому полі.

Детальніше про будову електронних оболонок атомів, енергетичні рівні й підрівні можна дізнатися, закачавши презентацію.



ЗАВАНТАЖИТИ ПРЕЗЕНТАЦІЮ


Презентації на схожу тему:
Всього коментарів: 0
Имя *:
Email *:
Код *: