Стр. 18 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
16
новая функция (аналог амплитуды для волнового движения в классической
механике), которая характеризует движение электрона в пространстве как
волнообразное возмущение.
Таким образом, дифференциальное уравнение Шредингера в частных
производных связывает волновую функцию Ψ с потенциальной (U) и полной
энергией (E) электрона.
Это уравнение демонстрирует закон сохранения энергии применительно к
субатомным частицам, одновременно проявляющим корпускулярные и волно-
вые свойства.
Решениями уравнения Шрёдингера являются волновые функции. Для
атома водорода выражение для потенциальной энергии электрона имеет сле-
дующий вид:
U = −e2 / r, (1.20)
где e – заряд электрона; r – расстояние от электрона до ядра.
В случае атома водорода уравнение Шредингера имеет точное решение.
Волновая функция, являющаяся решением уравнения Шредингера, называется
атомной орбиталью (АО). Приемлемые решения этого уравнения возможны
только при вполне определенных значениях энергии электрона, о которых в
свое время высказался Бор.
Из принципа неопределенности и уравнения Шредингера следует, что
атомная орбиталь является понятием математическим, в то время как электрон-
ное облако – модельным представлением, позволяющим наглядно объяснить
многие, совсем непростые по сути явления, в частности, поведение электрона в
атоме и многие типы взаимодействий между атомами.
Из уравнения Шредингера можно найти волновую функцию Ψ = f(х,y ,z),
характеризующую амплитуду электронной волны. Квадрат волновой функции
(Ψ)2 выражает собой среднюю плотность электрического заряда в данной точ-
ке пространства.
Объемные фигуры трудно изображать, а порой и воспринимать. По этой
причине, ничего не теряя в информации, просто и наглядно, чаще всего опери-
руют величиной радиального распределения электронной плотности 4πr2 |ψ|2 dr,
которая позволяет на плоскости отображать изменение электронной плотности
в зависимости от расстояния от ядра атома (рис. 1.3).
● Ядро s
4πr2 |ψ|2dr
0 0,53 Ао r, Ао
Рис. 1.3. Зависимость формы радиального распределения
электронной плотности (радиальной части волновой функции);
s-орбитали атома водорода