Ядро электронная оболочка

ЛЕКЦИЯ 2. СТРОЕНИЕ АТОМА

2: 16 2: 32

2: 16

H2O

Г NaOH

Г KOH

36 г HCl <

Все вещества реагируют в эквивалентных отношениях.

Закон постоянства состава (Пруст, н. XIX в.): чистое вещество имеет всегда один и тот же количественный состав независимо от способа его получения

1 г + 8 г → 9 г H₂O

Закон кратных отношений (Дальтон, н. XIX в.): если два простых вещества, соединяясь, образуют несколько соединений, то массы одного из них, отнесенные к одной и той же массе другого, относятся между собой как небольшие целые числа

H₂O H₂O₂

1: 8 1: 16 O: O = 1: 2

Атомистическая теория (Ломоносов, Дальтон, н. XIX в.): все вещества состоят из атомов.

принята в 1860 г. – Международный съезд химиков.

С 1897 г. – открытие физиками:

· электрона (Томсон)

· ядра атома (Резерфорд)

· нейтрона (Чедвик)

· теории строения атома водорода (Нильс Бор) и др.

· волнового характера электрона (Луи де Бройль)

· заряда ядер (Мозли)

Атом - сложная электромагнитная микросистема, являющаяся носителем свойств химического элемента

АТОМ

электроны (е^-)

протоны (р, р ⁺) - е^- - элементарная отрицательная частица,

нейтроны (n, n^o) носитель наименьшей массы и

другие микрочастицы (> 34) наименьшего электрического заряда

- в ядре сосредоточен весь + заряд и 99,98 % массы атома

- заряд ядра равен числу протонов в нем

Частица	Кто и когда открыл	Система СИ Заряд, Кл	Атомные ед. заряда	Система СИ масса, кг	Атомные ед. массы
е^-	Дж. Томсон, 1897	1,6^.10 ^-19	- 1	9,11^.10^-31	0,000548
р^+	Э. Резерфорд 1911-1919	1,6^.10 ^-19	+ 1	1,6^.10^-27	1,007
n^0	Дж. Чедвик,			1,6^.10^-27	1,008

Число р в ядре = числу е^- в электронной оболочке атома Þ Атом в целом нейтрален, не имеет заряда.

Совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра называется химическим элементом.

Сумма числа протонов (Z) и нейтронов (N) называется массовым (нуклонным) числом (А),

Z + N = A

Разновидности атомов одного химического элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разные массовые числа называют изотопами. Относительные атомные массы элементов не являются целыми числами, т.к. элементы представляют собой смеси изотопов.

Пример: ^{массовое число} (хлор-35, (17 p ⁺, 18 n, 17 e ^-))

(хлор-37, (17 p ⁺, 20 n, 17 e ^-))

А_r (Cl) = 35 · 0,7543 + 37 · 0,2457 = 35,491 а.е.м.

В результате химических реакций ядро атома не претерпевает изменений, изменяются лишь е^- - оболочки атомов.

Состояние е^- в атоме описывается законами

квантовой механики.

! Квантование энергии (Е): Макс Планк (1900 г., Германия) –

Е распространяется и передается, испускается и поглощается не непрерывно, а дискретно, отдельными порциями - квантами.

Е кванта ~ частоте излучения ν:

E = h·ν,

h – постоянная Планка (6, 626 · 10 ^–34 Дж · с)

ν = с/λ, с – скорость света (3 · 10⁸ м/с), λ – длина волны.

Þ

Чем ↓ длина волны (чем ↑ частота излучения), тем ↑ Е кванта

! Дуализм электрона: (Луи де Бройль, 1924 г., Франция) -

е^- характеризуется двойственной (корпускулярно-волновой) природой, т.е. обладает свойствами и частицы и волны.

е^- - частица: m, m v е^- -волна: λ, ν

уравнениеде Бройля:

l=h/m v,

m – масса е^- ; v – скорость движения е^-.

Частице с массой m, движущейся со скоростью v, соответствует волна длиной λ.

! Принцип неопределенности - Вернер Гейзенберг (1927г., Германия):

принципиально невозможно определить одновременно положение (координаты) и скорость (импульс) движения микрочастицы с абсолютной точностью.

D х ×D(m v) ³ h/2p,

где D(m v) -неопределенность составляющей импульса,

D х - неопределенность положения частицы.

Чем точнее определяется координата частицы, тем более неопределенным становится ее импульс и наоборот.

Квантовая механика оперирует с вероятностями нахождения частиц, и ничего не говорит о траектории частицы, ее координатах и скорости в тот или иной момент времени.

Вместо выражения «движение е^-» используют термин состояние е^- (в атоме, молекуле).

! Уравнение Шредингера: (Шредингер 1926 г., Австрия) - математическое описание состояния е^- в атоме, основное уравнение квантовой механики.

ψ – волновая функция, описывает пространственные характеристики е^-, h – постоянная Планка, U – потенциальная энергия, Е – полная энергия, m – масса, x, y, z –координаты е.^-

|ψ|² - плотностью вероятности.

|ψ|² dV -вероятность нахождения е^- в данном элементарном объеме V.

Из уравнения Шредингера находят полную Е частицы и зависимость функции ψ (и |ψ|²) от координат.

В простейшем случае волновая функция зависит от трех координат y = y (х, у, z) и называется орбиталью.

Распределение вероятности нахождения е^- в атоме – облако, плотность которого по всему объему различна.

Орбиталь – область околоядерного пространства, в котором наиболее высока вероятность (˃ 95%) пребывания е^-.

Графическое изображение атомной орбитали (АО)

Т. к. е^- несет отрицательный заряд, его орбиталь есть определенное распределение заряда - электронное облако.

! Состояние любого е^- в атоме определяется 4 - мя квантовыми числами

Дата добавления: 2014-10-31