Строение вещества

Двойственная структура микрочастиц

Современная квантово-механическая теория строения атомов и молекул учитывает как корпускулярные, так и волновые свойства электронов и других микрообъектов. Дифракция составляет волновые свойства. Фотоэлектронная эмиссия – корпускулярные.

Принцип непрерывности Гейзенберга

Невозможно одновременно с достаточной точностью определить положение электрона и его скорость.

∆Х∆р_х ≥ h

Квантовая механика заменяет классическое понятие точного места нахождения частицы понятием статистической вероятности нахождения электрона в данной точке пространства или в элементе объема атома dV.

Уравнение Шредингера

Движение микрочастиц описывается уравнением Шредингера, которое играет роль подобную роли законов Ньютона в классической механике. Он полностью описывает положение электрона в атоме.

где ψ – волновая функция (полностью описывает положение электрона в атоме (орбиталь));

Е – полная энергия;

U – потенциальная энергия.

Физический смыл ψ

где W – плотность вероятности нахождения электрона в точке с координатами x,y,z в момент времени τ.

Вероятностное описание движения электрона приводит к представлению о том, что электрон как бы «размазан» вокруг ядра и образует той или иной формы электронное облако, плотность которого в разных точках определяется вероятностью пребывания электрона в них.

Модель Бора

Бор считал, что электроны движутся по стационарным орбитам, номера которых равны числу полуволн (волновые свойства электрона). Находятся эти атомные орбитали на расстоянии радиуса Бора, так как в этом случае плотность вероятности пребывания электрона максимальна.

Корпускулярные свойства

Свойства уравнения Шредингера таковы, что оно может быть решено только для некоторого дискретного значения полной энергии. Эти решения пропорциональны ряду целых чисел.

Квантовые числа:

1) Главное квантовое число (n)

Определяет энергетический уровень.

n=1,2,3,…,n

2) Орбитальное квантовое число ( l )

Определяет энергетический подуровень и форму электронного облака.

l =0,1,…,n+1

3) Магнитное квантовое число (m)

Определяет ориентацию электронного уровня в магнитном поле.

m = – l,…,0,… l

4) Спиновое квантовое число (s)

Определяет направление вращения электронов вокруг собственной оси.

s= ± ½

Форма электронного облака определяется вероятностью нахождения электрона в объеме dV.

Для s-электронов

ψ²dV зависит только от радиуса, образуя сферическую симметрию.

ψ²dV Поэтому облако одного 1s электрона имеет форму, изображаемую

окружностью.

r_◦ r

dS

Для p-электронов

Y Электронное облако изображается тремя линейно независимыми

эквивалентными «восьмерками».

X

Дата добавления: 2013-12-12