Стр. 17 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
15
Для микрочастиц, например, для электрона в атоме, соотношения сущест-
венно меняются. Атом имеет размеры порядка 10-8 см, поэтому для электрона в
атоме расчет по уравнению (1.17) при mе = 9.10-28 г и скорости первой боров-
ской орбиты υ = 2 · 106 см/с и ∆ х = 10-8 см, расчет дает ∆υ = 7 · 10-8 см/с, что в
три раза превышает величину самой скорости. Здесь mе – масса покоя электро-
на. Из теории относительности Эйнштейна [7] следует, что масса электрона
(любой частицы) зависит от скорости по уравнению
m = mе / √ 1 – (υ/c)2 . (1.18)
Поскольку соотношение скорости электрона υ и скорости света c очень
мало (υ/c<< 1), то m = mе.
Следует отметить, что принцип неопределенности применим для любых
субатомных частиц (протонов, электронов, нейтронов, фотонов, позитронов и
других) и поэтому этот принцип нужно понимать не как нашу неспособность точ-
но измерить координату и импульс субатомных частиц, а как реальное свойство
движущихся субмикронных объектов, обладающих волновыми свойствами.
Неопределенность в местоположении и скорости электрона заставила от-
казаться от анализа траектории движения электрона как таковой, поскольку
можно говорить лишь о вероятностном местонахождении частицы в той или
иной точке пространства.
Вследствие ранее изложенного, вместо боровских, планетарных орбит,
квантовая механика ввела понятие орбиталей.
Под орбиталью следует понимать часть пространства атома, где нахожде-
ние электрона наиболее вероятно и где он проводит большую часть (~ 95%)
времени. Эта область соответствует относительно высоким значениям элек-
тронной плотности.
1.3. Уравнение Шредингера
Помимо Гейзенберга большой вклад в теорию атома с позиций квантовой
механики в 1926 г. внес и австрийский ученый Э. Шредингер [8].
Он предложил уравнение, позволяющее связать волновые и корпускуляр-
ные свойства элементарных частиц, а также энергию частиц и их электронную
плотность в данном элементарном объеме пространства.
Он объединил математические выражения для колеба-
тельных процессов и уравнение де Бройля и получил
следующее линейное дифференциальное уравнение:
(1.19) ,
2 . 8 2
2 2
2
2
2
2
U
z
y Xm
h
E ψ+
∂
ψ∂+
∂
ψ∂+
∂
ψ∂
π
−=ψ 







здесь h – постоянная Планка; m – масса покоя электрона;
U – потенциальная энергия; Е – полная энергия; х, у, z –
координаты трехмерного пространства в атоме; ψ – вол-
Э. Шредингер