Планетарная и квантово-механическая теория строения атома

Строение вещества и химическая связь.

Нежелательные вопросы: Электронные и электроннно графические формулы. Гибридизация атомных орбиталей и пространственное строение молекул.

Планетарная модель атома Бора-Резерфорда. В 1911 году[6] Эрнест Резерфорд, проделав ряд экспериментов, пришёл к выводу, что атом представляет собой подобие планетной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре атома тяжёлого положительно заряженного ядра («модель атома Резерфорда»). Однако такое описание атома вошло в противоречие с классической электродинамикой. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, электрон при движении с центростремительным ускорением должен излучать электромагнитные волны, а, следовательно, терять энергию. Расчёты показывали, что время, за которое электрон в таком атоме упадёт на ядро, совершенно ничтожно. Для объяснения стабильности атомов Нильсу Бору пришлось ввести постулаты, которые сводились к тому, что электрон в атоме, находясь в некоторых специальных энергетических состояниях, не излучает энергию («модель атома Бора-Резерфорда»). Постулаты Бора показали, что для описания атома классическая механика неприменима. Дальнейшее изучение излучения атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых фактов.

Квантовая теория строения(основные принципы):

· Электрон имеет двойственную природу(корпускулярно-волновую)

· Для электрона невозможно точно измерить координату и скорость

· Электрон не движется по определенной траектории, а может находиться в другой любой части околоядерного пространства.

Пространство вокруг ядра в котором электрон может находится с наибольшей степенью вероятности называется орбиталю.

Квантовые числа:

Квантовые числа — энергетические параметры, определяющие состояние электрона и тип атомной орбитали, на которой он находится.

Главное квaнтовое число n определяет общую энергию электрона и степень его удаления от ядра (номер энергетического уровня); оно принимает любые целочисленные значения, начиная с 1 до 7.

Орбитальное квантовое число l определяет форму атомной орбитали и описывает различия в энергиях электронов находящихся на одном уровне. Оно может принимать целочисленные значения от 0 до n-1 (l = 0, 1, 2, 3,..., n-1). Каждому значению l соответствует орбиталь особой формы. Орбитали с l = 0 называются s-орбиталями, (орбиталь в виде круга Нарисовать!)

l = 1 – р-орбиталями (3 типа, отличающихся магнитным квантовым числом m), («восьмерка» Нарисовать!)

l = 2 – d-орбиталями (5 типов), (скрещенные «восьмерка» и «бесконечность»(4-х листный клевер Нарисовать!)

l = 3 – f-орбиталями (7 типов).

Магнитное квантовое число m определяет ориентацию орбитали в пространстве.

Спин электрона(s) может принимать лишь два возможных значения +1/2 и -1/2. Они соответствуют двум возможным и противоположным друг другу направлениям собственного магнитного момента электрона. Для обозначения электронов с различными спинами используются символы: ↑ и ↓.

Принцип заполнения орбиталей:

1. Принцип Паули. В атоме не может быть двух электронов, у которых значения всех квантовых чисел (n, l, m, s) были бы одинаковы, т.е. на каждой орбитали может находиться не более двух электронов (c противоположными спинами).

2. Правило Клечковского (принцип наименьшей энергии). В основном состоянии каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной. Чем меньше сумма (n + l), тем меньше энергия орбитали. При заданном значении (n + l) наименьшую энергию имеет орбиталь с меньшим n. Энергия орбиталей возрастает в ряду:

1S < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 5d " 4f < 6p < 7s.

3. Правило Хунда. Суммарное значение спинового квантового числа электронов данного подслоя должно быть максимальным

Ковалентная связь:

Ковалентная связь— химическая связь, образованная перекрытием (обобществлением) пары валентных электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака (электроны) называются общей электронной парой.

Характерные свойства ковалентной связи — направленность, насыщаемость, полярность, поляризуемость — определяют химические и физические свойства соединений.

Механизмы образования:

Дата добавления: 2015-01-03