Квантово-механічна модель атома

Першим кроком на шляху створення квантової, або хвильової механіки були умови квантування і дискретності енергетичних станів електрона в атомі, введені Н.Бором. Наступним етапом стало рівняння Луї де Бройля і принцип невизначеності В.Гейзенберга.

В 1924 р. французький фізик де Бройль зробив припущення, що електрон, як і фотон, має як корпускулярні, так і хвильові властивості, і запропонував рівняння:

,

тобто електрону з масою m, який рухається з швидкістю V, відповідає хвиля довжиною λ; h - стала Планка.

Отже, з одного боку, електрон - це матеріальна частинка з дуже малою масою, яка рухається навколо ядра з дуже великою швидкістю, з другого боку, електрон утворює електромагнітні хвилі, які розподіляються по усьому об’єму, в якому рухається електрон.

Дуже велика швидкість електрона і дуже малий об’єм, в якому він рухається, призводить до того, що електрон як би „розмазується” в усьому об’ємі атома. Німецький фізик В.Гейзенберг в 1927 р. сформулював принцип невизначеності: точне визначення координати частинки і її кількості руху (імпульсу) є неможливим в даний момент часу.

Отже, положення електрона в просторі є невизначеним. Уявлення про електронну орбіту замінюється в хвильовій механіці уявленням про електронну хмару.

Електронна хмара – це область простору навколо ядра атома, в якій зосереджено приблизно 90% маси і заряду електрона і де ймовірність знаходження електрона є максимальною.

Електронна хмара – це квантово-механічна модель руху електрона в атомі.

Густина електронної хмари нерівномірна. Максимальна густина відповідає найбільшій ймовірності знаходження електрона в певній ділянці атомного простору.

Рис. 1. Електронна хмара атома Гідрогену

На рис.1 зображено поперечний перетин атома Гідрогену. Електрон атома Гідрогену утворює сферичну електронну хмару. Як видно з рисунка, поблизу ядра електронна густина практично дорівнює нулю. При віддаленні від ядра електронна густина зростає і досягає максимального значення на відстані 0,053 нм, а потім поступово спадає. Отже, на відстані 0,053 нм від ядра найбільш ймовірне знаходження електрона, що рухається.

Дата добавления: 2015-05-24