Примеры электронных формул атомов элементов

Е U

Если система может находиться в различных состояниях, то она может одновременно находиться сразу в двух (и более) состояниях.

Например, если система способна принимать различные положения в пространстве, то из принципа суперпозиции следует, что она в состоянии находиться одновременно сразу во всех точках пространства – то есть быть полностью «размазанной» во всем пространственно-временном континууме.

Предсказания квантовой теории носят вероятностный характер:

· решая уравнение Шрёдингера, получают данные о поведении микросистем в конкретных условиях;

· при этом по исходному значению волновой функции может быть определено её значение в любой последующий момент времени (уравнение Шрёдингера позволяет описывать эволюцию микросистем).

5. Особенности состояний и поведения квантовых систем.

Наиболее важные приложения квантовой механики связаны со стационарными системами- ядрами, атомами, молекулами, кристаллами:

· для подобных систем потенциальную энергию U входящих в них частиц можно считать зависящей только от координат U=U_(x,y,z)

· графически эта зависимость во многих случаях отображается кривой с минимумом – потенциальной ямой.

Уравнение Шрёдингера для микрочастицы, находящейся в потенциальной яме, имеет множество решений _n:

· каждое из них соответствует одному конкретному значению полной энергии E_n частицы; n – целое число (1,2, …) – обозначает номер решения и называется главным квантовым числом

· иными словами, энергия локализованной микрочастицы квантована, т.е. изменяется не непрерывно, как энергия макрообъектов, а дискретно

· совокупность величин E_n называют спектром энергии, которую может иметь микрочастица в данных условиях.

· подставляя конкретную функцию U_(x,y,z) в уравнение Шрёдингера, можно определить набор разрешенных значений полной энергии микрочастицы и набор соответствующих им значений волновой функции, описывающих вероятностное поведение частицы в данных условиях

· при этом минимально возможная энергия E₀ 0, т.е. микрочастица (и микросистема) никогда не находится в полном покое

· о квантовом объекте с минимальной энергией E₀ говорят: он находится в состояниинулевых колебаний.

Е₂

Потенциальный Туннелирование

барьер Е₁

Е_о

0 х

Выводы:

Особые свойства квантовых систем универсальны по всеобщности проявления, имеют важное значение для построения современной научной картины мира:

· энергетические спектры многих материальных структур дискретны;

· нулевые колебания в любых квантовых системах являются их фундаментальным свойством, т.е. присущи всем квантовым системам, вплоть до «абсолютной пустоты» - физического вакуума.

Физический вакуум – нулевое состояние квантовых полей:

· флуктуации нулевых колебаний вакуума проявляются как непрерывный процесс рождения и исчезновения неограниченного числа непосредственно ненаблюдаемых частиц, имеющих очень короткое время жизни – виртуальных

· число реальных частиц (например, электронов) в вакууме равно нулю

· под действием сильных полей виртуальные частицы могут превращаться в реальные

· следовательно, вакуум может быть источником частиц вещества

· представление о нулевых колебаниях вакуума важно для объяснения начальной стадии развития Вселенной.

6. Атом как квантовая система. Квантовая механика и химия.

Энергия электрона (e^-) в атоме квантована (может принимать только определенные значения). Состояние е^- в атоме описывается четырьмя квантовыми числами:

Название и обозначение	Что определяет	Принимает значения
главное n	Энергию электрона в атоме и размеры электронного облака	Положительные целочисленные n=1, 2, … Наименьшей энергией электрон обладает при n=1. Электроны с одинаковым значением n образуют энергетический уровень.
орбитальное l	Пространственную конфигурацию (форму) электронного облака	l=0÷(n-1)
l=0	cферическое (s-облако)
l=1	форма гантели (p-облако)
l=2	d-облако
магнитное m	Ориентацию электронного облака в пространстве	m= -l ÷ +l
при l=0	m=0	один вариант ориентации – s-облако
при l=1	m= -1, 0, +1	три варианта ориентации p-облака (по осям x, y, z)
спиновое s (спин)	Собственный момент импульса частицы, не связанный с перемещением в пространстве (упрощенно – результат вращения вокруг собственной оси)	Полуцелые значения +1/2, -1/2 (электрон, протон, нейтрон).   Целые - например, у фотона

Принцип Паули: в атоме не может быть более одного электрона с одним и тем же набором квантовых чисел.

Атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена преобладающая часть массы атома, и электронной оболочки.

Заряд ядра (выраженный в единицах заряда электрона) численно равенпорядковому номеру элемента в Периодической системе химических элементов.

Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Дата добавления: 2014-01-11