Квантовая теория атома - Боровская модель атома

Параллельно развитию представлений о корпускулярно-волновом дуализме материи в физике развивалось другое направление, также способствовавшее созданию квантовой механики. Речь идет о теории строения атомов. В результате опытов Э. Согласно этой модели, в центре атома находится маленькое положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома; вокруг ядра по орбитам вращаются отрицательно заряженные электроны.

Вокруг ядра в таком атоме движутся Z электронов, общий заряд которых компенсирует заряд ядра, и в целом атом электронейтрален. Однако масса ядра в несколько тысяч раз больше суммарной массы электронов, движущихся вокруг ядра. Однако эта модель противоречила классической физике.

Согласно классической электродинамике, вращающийся по орбите электрон должен излучать электромагнитную волну, следовательно, терять энергию и через малое время упасть на ядро, чего в действительности не происходит. Стремясь разрешить это противоречие, Н. Бор Нобелевская премия г. Он постулировал, что существуют определенные, так называемые стационарные орбиты, двигаясь по которым вокруг ядра, электрон не излучает и не поглощает энергии. По правилу квантования орбит, предложенному Бором, стационарными являются те орбиты, при движении по которым момент импульса электрона относительно оси его вращения по орбите о моменте импульса см.

По второму постулату Бора при скачкообразном квантовом переходе электрона с одной орбиты на другую испускается или поглощается квант энергии. Пусть электрон переходит с орбиты номер nгде его энергия была равнана орбиту номер mгде его энергия станет равна.

§ Квантовая теория строения атома.

Расчетные значения частот отлично соответствовали данным экспериментов по изучению спектров излучения простейших атомов ионов, что подтверждало правильность теории Бора. Принципиально важным моментом теории Бора является идея о квантованности таких физических величин как энергия и момент импульса. Такие величины, которые могут принимать только определенные дискретные разрешенные значения, называются квантованными, а совокупность этих разрешенных значений называется спектром значений данной величины.

Например, набор разрешенных значений энергии образует энергетический спектр электрона в атоме. Разделение уровней на подуровни кроме первого объясняется в изложенной далее квантовой теории. Показаны первые четыре уровня и некоторые из разрешенных переходов: Однако теория Бора была внутренне противоречива, поскольку сочетала в себе элементы новой теории квантование орбит, испускание и поглощение квантов энергии с приемами классической механики электрон рассматривался как материальная точка, движущаяся по траектории вокруг ядра под действием силы электрического притяжения.

Полностью непротиворечивую теорию строения атомов можно создать только путем последовательного применения квантовой механики. Для этого необходимо с помощью уравнения Шредингера, используя в нем формулу 6. Для более сложных атомов ионов с двумя и более электронами получены приближенные решения. Одноэлектронный атом может находиться в определенных квантовых состояниях, каждому из которых соответствует своя -функция, то есть свое пространственное распределение плотности вероятности нахождения электрона.

Состояние электрона, то есть вид -функции, определяется тремя целочисленными параметрами, называемыми квантовыми числами. Главное квантовое число n принимает значения 1, 2, Для одноэлектронных атомов ионов их энергия в каждом из возможных состояний определяется только главным квантовым числом.

Эти разрешенные значения энергии определяются по формуле 9. Главное квантовое число n квантовой теории оказалось аналогом номера орбиты в теории Бора.

Квантовая теория атома

Орбитальное квантовое число l определяет численное значение орбитального момента импульса электрона:. Некоторые расхождения теории и эксперимента привели к выводу, что электрон, кроме момента импульса, обусловленного вращением по орбите, должен обладать собственным моментом импульса, названным спином от англ.

Аналогично Земле, вращающейся по орбите вокруг Солнца и при этом вращающейся вокруг собственной оси, электрон также движется вокруг ядра и при этом как бы вращается вокруг собственной оси. Подобно орбитальному моменту импульса, проекция спина на ось OZ также может принимать не любые, а только разрешенные значения:. Таким образом, состояние электрона в атоме можно охарактеризовать, задав значения четырех квантовых чисел: В многоэлектронных атомах состояние каждого из электронов также характеризует набор значений четырех квантовых чиселпричем значения, которые могут принимать эти квантовые числа, определяются теми же правилами, что и для одноэлектронного атома.

Отметим, что представление о спине частиц как вращении вокруг собственной оси является упрощенным, используемым лишь для пояснения этого понятия. В действительности спин - собственный момент импульса частицы - является специфическим свойством микрочастиц, не имеющим прямых аналогий в макромире.

Кроме электрона спином обладают многие другие частицы, в том числе — фотоны. Электроны и другие частицы с полуцелым спином относятся к классу частиц, называемых фермионами. Для фермионов справедлив принцип В.

Боровская модель атома — Википедия

Паули, установленный в гг. Нобелевская премия г. С помощью принципа Паули объясняется распределение электронов по состояниям в многоэлектронных атомах, а тем самым объясняются химические свойства атомов, о чем будет рассказано в главах, посвященных основам химии.

Сдача сессии и защита диплома - страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. Зависимость психических функций от среды и строения органов Labeling — теория стигматизации VI. Закономерности строения нуклеиновых кислот Алгоритм построения ВЧХ по номограмме Альберт Бандура — Необихевиоризм.

КРЁБЕРА - ЦЕЛОСТНАЯ ТЕОРИЯ КУЛЬТУРЫ Ассоциативно-рефлекторная теория обучения. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права?

Используя правило квантования орбит и классическую методику расче- та движения электрона вокруг ядра под действием силы Кулона, Бор рассчитал значения энергиикоторые может иметь электрон в простейших атомах ионах9.

Квантовая теория строения атомов.

  • Советуем скачать
Полная энергия электрона в водородоподобной системе равна сумме кинетической энергии электрона и его потенциальной энергии в поле ядра: Переход от декартовой системы координат к сферической осуществляется по следующим формулам:
Альфа-лучи состоят из положительно заряженных альфа-частиц ; бета-лучи— из отрицательно заряженных частиц малой массы — электронов ; гамма-лучи по природе аналогичны рентгеновым лучам и представляют собой кванты электромагнитного излучения.!