Стр. 11 - Строение атома и химическая связь
Упрощенная HTML-версия
СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
9
Таким образом, общая энергия электрона, связанного с ядром атома, все-
гда отрицательна. Электрон только тогда удерживается ядром, когда его кине-
тическая энергия меньше потенциальной энергии или той работы, которая
требуется для отрыва электрона от атома, т.е. когда
mυ
2
/2 <
e
2
/
r
.
Если в уравнение (10) вместо
r
подставить его выражение (1.3), получим:
Е
= - 2π
2
e
4
m
/
h
2
· 1/
n
2
. (1.11)
Из уравнения (1.11) видно, что электрон в атоме может обладать лишь
строго определенными значениями энергии, отвечающими целочисленным зна-
чениям
n
.
Число
n
,
соответствующее номеру разрешенной боровской орбиты и оп-
ределяющее энергию электрона на этой орбите, получило название
главного
квантового числа.
Значения энергии электрона в атоме составляют дискретный ряд:
Е
1
,
Е
2
,
Е
3
……….
Е
n
. При движении по первой орбите электрон обладает минимальным
запасом энергии
Е
1
, где прочность его связи с ядром максимальна. Атом нахо-
дится при этом в самом устойчивом состоянии.
Если атом получит энергию извне за счет нагревания, освещения, бом-
бардировки электронами или при столкновении с другим атомом, то электрон
перейдет на одну из более удаленных стационарных орбит, причем запас энер-
гии его станет большим, а связь с ядром – менее прочной. Атом при этом пе-
реходит в неустойчивое, возбужденное состояние. Если атом оставить в покое,
то электрон самопроизвольно перейдет на более низкую орбиту, и при этом
атом будет излучать энергию в виде кванта света строго определенной частоты.
Второй постулат Бора как раз и позволяет определить закономерности
перехода электрона с одной орбиты на другую.
Величина кванта энергии (
hν
), излученного или поглощенного атомом во-
дорода при переходе электрона с одной орбиты на другую, определяется разно-
стью энергий его начального (
Е
н
) и конечного (
Е
к
) состояний:
hν
=
E
н
-
Е
к
= -
e
2
/2
r
н
- (-
e
2
/2
r
к
) =
e
2
/2 · (1/
r
к
– 1/
r
н
). (1.12)
Замена
r
его выражением (1.3) дает
∆
Е
=
hν
= 2 π
2
е
4
m
/
h
2
(1/
n
к
2
– 1/
n
н
2
). (1.13)
Подстановка значений постоянных величин приводит уравнение (1.13) к
следующему виду:
ν
=
R
· (1/
n
k
2
– 1/
n
н
2
), (1.14)
где вычисленное из уравнения (1.13) значение
R
= 2 π
2
е
4
m
/
h
3
= 109737 см
-1
– по-
стоянная Ридберга.
Пользуясь формулой (1.14), можно вычислить значения частот излуче-
ний, соответствующих переходам электрона в атоме водорода с одной орбиты
на другую.
