Стр. 14 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
12
Причины возникновения спектральных серий заключаются в следующем.
При переходе электрона с первой стационарной орбиты на любую более уда-
ленную и возвращении его на первую орбиту (nк = 1) возникает серия линий,
расположенных в ультрафиолетовой области спектра (серия Лаймана)
(рис. 1.1). Переход электрона при возбуждении атома со второй стационарной
орбиты на любую более удаленную и возвращение его на вторую орбиту дает
серию линий, расположенных в видимой области спектра (серия Бальмера).
При переходе электрона с третьей боровской орбиты на любую более удален-
ную и возвращении его на третью орбиту в спектре образуется третья серия ли-
ний, соответствующая инфракрасной области спектра (серия Пашена).
Кроме этих трех серий линий в спектре водорода, имеются еще серии
Брэкета и Пфунда, соответствующие переходам электрона на четвертую и пя-
тую орбиты с более удаленных орбит соответственно. Аппаратурное оформле-
ние спектрографа, спектр атома водорода и схема его образования
представлены на рис. 1.1.
Водород в так называемой водородной лампе разогревается сильным
электрическим разрядом. Свет лампы, пройдя через призму, дает спектр, со-
стоящий из отдельных линий. На рисунке показана только видимая область
спектра с низким разрешением (отдельные тонкие линии слились).
В основном состоянии атом может находиться неограниченное время, а в
возбужденном время существования его определяется 10-8-10-10 секунды.
Теория Бора позволила произвести расчет спектров одноэлектронных
частиц Н, He+, Li 2+, Be3+, т.е. элементов, содержащих один электрон.
Таким образом, теория Бора впервые позволила:
• объединить подходы квантовой и классической механики для объяснения
особенностей поведения электрона в атоме;
• рассчитать энергию и скорость электрона на разрешенных орбитах, а
также радиусы этих орбит;
• объяснить причины появления линейчатого спектра атомов;
• фактически ввела понятие главного квантового числа.
Но и у этой теории также имелись очевидные недостатки:
1) она не могла прогнозировать поведение атома водорода в магнитном поле;
2) ей не удалось объяснить механизмы образования двухатомной мо-
лекулы водорода, иона Н2
+ и свойств более сложных атомов, например, атома
гелия.
Согласно теории Бора, для образования из двух водородоподобных ато-
мов иона Н2
+ необходима затрата энергии, в действительности же в этом случае
освобождается энергия, равная 268,8 кДж/моль.
Все это заставило искать новые подходы, которые были разработаны на
основе следующих положений:
1. Электрон имеет двойственную природу, т.е. обладает одновременно
свойствами частицы (масса, размер, заряд) и свойствами волны.
2. Положение электрона в атоме неопределенно.