Стр. 19 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
17
Из рис. 1.3 видно, что вероятность нахождения электрона в ядре равна нулю,
а максимальная электронная плотность в точности соответствует первому боров-
скому радиусу. Отсюда следует, что боровские орбиты отвечают местам наиболь-
шей вероятности нахождения электрона в атоме. Более подробное описание дано в
п. 1.5, где приводится краткий вывод радиального распределения электронной
плотности и даны примеры распределения ее для многоэлектронных атомов.
В свою очередь, как принцип неопределенности, так и уравнение Шре-
дингера, определяя вероятности нахождения частиц в том или ином объеме
пространства, ничего не говорят об их траектории движения и скорости в тот
или иной момент времени.
1.4. Многоэлектронные атомы. Квантовые числа
Более «тонкое» изучение спектров многоэлектронных атомов выявило
следующие расхождения с теорией Бора:
1) отдельные спектральные линии имеют более сложный характер. На са-
мом деле они состоят из тонких, близко расположенных друг к другу линий.
Так как любая линия в спектре возникает при определенных квантовых перехо-
дах, то наличие расщепления линий должно соответствовать неким новым
энергетическим подуровням;
2) для многоэлектронных атомов теория не дает совпадающие с экспери-
ментом значения частот и энергий электронов.
Указанные расхождения связаны с тем:
1) что электрон в многоэлектронном атоме движется не только в поле яд-
ра, но и в полях других электронов, которые между собой взаимодействуют;
2) электроны ниже лежащих уровней частично экранируют заряд ядра и
поэтому взаимодействие внешних электронов с ядром оказывается слабее рас-
четного.
Учет всех этих взаимодействий стал возможен после того, как в модель
Бора помимо главного квантового числа n были введены еще три квантовых
числа: побочное, или орбитальное, магнитное и спиновое.
1. Главное квантовое число – «n». Оно определяет энергию электрона в
атоме водорода и одноэлектронных системах (He+, Li2+ и т. д.). В этом случае
энергия электрона
E = −2π2 me4 / n2h2 = −1312,1 / n2 (кДж/моль), (21)
где n принимает значения от 1 до ∞. Чем меньше n , тем больше энергия взаи-
модействия электрона с ядром. При n = 1 атом водорода находится в основном
состоянии, при n > 1 – в возбужденном.