Число электронов в атоме равно заряду ядра

Состояние электрона в атоме, характеризующееся определенными значениями n, l и m, т.е. определенными размерами, формой и ориентацией в пространствеэлектронного облака, получило название атомной электронной орбитали – условно обозначают в виде клетки - «квантовая ячейка». На каждой атомной орбитали размещается не более двух электронов, спины которых противоположно направлены.

Атом водорода H₊₁: заряд ядра Z=1, единственный электрон находится в самом низком из возможных энергетических состояний, т.е. на 1s-подуровне, электронную структуру атома водорода можно представить схемой

или 1s¹ n=1 l=0 m=0 s=1/2

Наиболее устойчивое состояние электрона в атоме соответствует минимальному возможному значению его энергии.

Атом гелия He₊₂: Z=2, второй электрон также находится в состоянии 1s, его электронная структура изображается схемой или 1s².

У этого элемента заканчивается заполнение ближайшего к ядру электронного слоя и, тем самым, завершается построение первого периода системы элементов.

Номер периода соответствует числу энергетических уровней (электронных слоёв) в атоме элемента.

Атом лития Li₊₃: Z=3, третий электрон уже не может разместиться на орбитали первого уровня (принцип Паули); электроны расположены на двух энергетических уровнях: первый состоит из одного подуровня 1s и целиком заполнен, второй (внешний) энергетический уровень соответствует более высокой энергии и состоит из двух подуровней – 2s и 2p

n=2 или 1s²2s¹

n=1 s p

Атом фтора F₊₉: или 1s²2s²2p⁵

s p

Номер группы соответствуетчислу электронов на внешнем уровне (валентных электронов).

Даже у атомов со сходным строением электронных оболочек значения энергий электронов индивидуальны:

· поэтому излучение электромагнитной энергии, которым сопровождаются переходы электронов в атоме из одного энергетического состояния в другое, также индивидуально

· атом определенного элемента способен излучать или поглощать только свой определенный набор длин волн – имеет индивидуальный спектр электромагнитного излучения

· эта особенность спектров атомов лежит в основе спектрального анализа – метода определения химического состава вещества.

Таким образом, химические свойства элементов определяются:

· строением внешней электронной оболочки атомов

· характером заполнения её электронами

· каждый более высокий энергетический уровень повторяет предыдущий и имеет новый элемент структуры, отличающий его от более низкого.

Свойства элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов – ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д.И. Менделеева (современная формулировка). Однотипность строения внешней электронной оболочки обусловливает схожесть свойств определенных групп элементов.

Квантовая механика вскрыла природу химических свойств элементов и по существу стала одним из фундаментальных оснований химии.

7. Цивилизационная значимость и методологические уроки квантовой физики.

7.1. Элементарные частицы. Фундаментальные взаимодействия.

Эквивалентность массы и энергии, установленная теорией относительности, позволяет отмерять их в одних и тех же единицах – электронвольтах (эВ), 1 эВ 10^-33г.

Когда-то простейшими частицами вещества считали атомы. С развитием физики была обнаружена субатомная структура материи, элементы этой структуры называются элементарными частицами:

· вначале элементарными считали электроны и ядра;

· затем выяснили – ядра состоят из более простых частиц – нуклонов – p⁺ (протон) и n⁰ (нейтрон);

· сейчас элементарными считаютсямельчайшие частицы материи, исключая атомы и их ядра.

Каждой частице соответствует своя античастица:

· какая-то характеристика античастицы противоположна характеристике, присущей частице, например, заряд (электрон e^- - позитрон e⁺)

· при столкновении частица и античастица взаимно «уничтожаются» - аннигилируют, превращаясь в гамма-излучение или другие частицы

· наблюдаются процессы, противоположные аннигиляции, - рождение пары «частица-античастица» (например, рождение из гамма-излучения пары e^-- e⁺).

Время жизни и масса элементарных частиц не квантованы, остальные характеристики квантованы.

Классификация элементарных частиц по времени жизни.

стабильные	квазистабильные	нестабильныеили резонансы
	10^-20с	10^-20с
Самопроизвольные распады не обнаружены: e^-, p^+, нейтрино; n^0 стабильны внутри ядер.	Распадаются за счёт электромагнитного и слабого взаимодействий.	Распадаются за счёт сильного взаимодействия.

Дата добавления: 2014-01-11