Ядерная модель атома

Резерфорд в 1911 г. предложил следующую схему строения атома, получившую название ядерной модели атома. Атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена преобладающая часть массы атома, и вращающихся вокруг него электронов. Положительный заряд ядра нейтрализуется суммарным отрицательным зарядом электронов, так что атом в целом электронейтрален. Возникающая вследствие вращения электронов центробежная сила уравновешивается силой электростатического притяжения электронов к противоположно заряженному ядру. Размеры ядра очень малы по сравнению с размерами атома в целом: диаметр атома — величина порядка10^-8 см, а диаметр ядра — порядка10^-13 см.

Квантовая теория света.

В 1900 Планк предложин, что лучистая энергия испускается и поглощается порциями, при этом определил энергию такой порции E=hV, V-частота излучения, h постоянная Планка 6,63*10^-34

Квант – минимальная порция электромагнитных излучений с определенной частотой .

В 1905 Эйнштейн при изучении фотоэффекта пришел к выводу, что электромагнитная энергия существует только в форме квантов, а излучение представляет собой поток неделимых частиц, фотонов.

Фотон – ни частица, ни волна, ему свойственна корпускулярно волновая двойственность.

Строение электронной оболочки атома по Бору

Основные положения своей теории Бор сформулировал в виде постулатов

1. Электрон может вращаться вокруг ядра не по любым, а только по некоторым определенным круговым орбитам. Эти орбиты получили название стационарных.

2. Двигаясь по стационарной орбите, электрон не излучает электромагнитной энергии.

3. Излучение происходит при скачкообразном переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую. При этом испускается или поглощается квант электромагнитного излучения, энергия которого равна разности энергии атома в конечном и исходном состояниях.

Энергетическое состояние электрона в атоме

е-состояние которого описывается облаком сферич. формы назв. s-электроны, гантелеобразной формы p-электроны, с более сложной формы d-элементы.

е в атомах облад. разлчин. запасом энергии, поглощает или излучает порциями/квантами. Для полного опсисания состояния электрона в атоме, необходимо использовать 3 квантовых числа

Главное квантовое число

n- главное квантовое число(1-7), общ. энергия электрона; энергетич. уровень. n- указывает на удаленность электронного слоя от ядра.

Орбитальное квантовое число

l- побочное или орбитальное квантовое число(0;n-1), определяет форму электронного облака, при n=1, l=0, e называется s-электрон;

Магнитное и спиновое квантовые числа

Магнитное квантовое число (m) показывает реакцию орбит на внешнее магнитное или электрическое поле, зависит, от орбитального квантового числа и обозначается целыми числами от -l до +l.

Электрон помимо движения "вокруг ядра" вращается и вокруг собственной оси. Для обозначения направления этого вращения введено четвёртое квантовое число – спиновое(ms). Собственный момент вращения -(спин) имеет два значения, условно обозначенные как +1/2 и -1/2.

Многоэлектронные атомы

В многоэлектронных атомах на каждый электрон действует не только ядро, но и все остальные электроны. При этом электронные облака отдельных электронов как бы сливаются в одно общее многоэлектронное облако. Состояние электронов в сложных атомах и в молекулах определяют путем приближенного решения уравнения Шредингера. В многоэлектронных атомах энергия электрона зависит не только от главного, но и от орбитального квантового числа. Главное квантовое число определяет здесь лишь некоторую энергетическую зону, в пределах которой точное значение энергии электрона определяется величиной l. В результате возрастание энергии по энергетическим подуровням происходит примерно в следующем порядке

Принцип Паули. Электронная структура атомов и периодическая система элементов.

В атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковыми. s(1орбиталь,2 электрона) p(3,6)d(5,10)f(7,14)

Согласно правилу Гунда, заселение орбиталей, относящихся к одному и тому же энергетическому подуровню, начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заселение орбиталей парами электронов с противоположными спинами. В результате суммарный спин (и сумма спиновых квантовых чисел) всех электронов в атоме будет максимальным.

Энергия ионизации и сродство к электрону.

Энергия, необходимая для отрыва электрона от невозбужденного атома, называется первой энергией (потенциалом) ионизации I:

Энергия ионизации возрастает в периодах от щелочных металлов к благородным газам и уменьшается в группах сверху вниз. Наименьшие энергии ионизации имеют щелочные металлы, начинающие периоды, а наибольшие – благородные газы, заканчивающие периоды. Энергии ионизации элементов, находящихся в главной подгруппе одной и той же группы уменьшаются с увеличением порядкового номера элемента. Для d- и f-элементов закономерности более сложные. Энергия ионизации выражается в кДж/моль или эВ/моль. Li(5,39;75,6;122,4)

Сродство к электрону называют энергию, которая выделяется при присоединении дополнительного электрона к атому, иону или молекуле. Так, сродство к электрону атома водорода равно 0,75эВ , кислорода – 1,47 эВ, фтора 3,52.