Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фролов В.В. -> "Химия" -> 18

Химия - Фролов В.В.

Фролов В.В. Химия: Учеб. пособие — М.: Высш. шк., 1986. — 543 c.
Скачать (прямая ссылка): chem_up_dlya_msv.pdf
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 211 >> Следующая

Метод Франка и Герца заключается в возбуждении и ионизации атомов в газообразном состоянии (вакуум) путем «электронного удара» и одновременной регистрации-тех напряжений, при которых электрон получает необходимую для этого энергию.
При ускорении электрона электрическим полем он может получить значительный запас энергии:
/: = ей, (2.26)
где Е — энергия электрона, е — его заряд, и — пройденная электроном разность потенциалов. Энергию электрона, приобретенную таким образом, принято в атомной физике измерять в электрон-вольтах (эВ) и кратных этой величине единицах (кэВ, МэВ, ГэВ).
Так как величина заряда электрона постоянна, то вместо термина «работа ионизации» применяют часто термин «потенциал иони
44
зации»; эти величины численно совпадают, если работа измерена в электронвольтах на атом.
При столкновении электрона с атомом данного элемента могут происходить следующие процессы в зависимости от энергии, накопленной электроном (е*):
1) упругое столкновение
Энергия электрона недостаточна для возбуждения атома;
2) неупругое столкновение ,
е* + А°-*-А* + е; А*-.-А° + Ау
Энергия электрона достаточна для возбуждения атома; электрон замедляется, атом излучает квант энергии;
3) ионизация
е* + А°-.-А+Ч 2е.
Энергия электрона достаточна для ионизации атома. Атом превращается в положительный ион, а электрон теряет энергию, обращаясь в медленный электрон, как и электрон, выбитый из атома и еще не успевший набрать энергию в электрическом поле.
На рис. 16 показана схема установки для определения потенциалов ионизации. В вакуумной трубке имеются катод — источник электронов, вырывающихся из раскаленной вольфрамовой проволоки, сетка с небольшим- положительным потенциалом, способная захватывать медленные электроны, и анод с регулируемым напряжением, которое ускоряет электроны,/ выходящие из катода.
Если бы вакуум был идеальным, то в зависимости от напряжения анода ток увеличивался бы и стремился к току насыщения. Одновременно нарастал бы и сеточный ток.. Если электроны встречаются на своем пути с атомами, то при их ионизации число медленных электронов резко возрастает и на кривой тока сетки получается резкий пик, а на кривой тока анода получается минимум при том же значении напряжения.
Напряжение, при кЬгором это происходит, является потенциалом ионизации. Каждый атом может иметь столько потенциалов ионизации, сколько электронов входит в его состав (заряд ядра или порядковый номер). В табл. 2.7 приведены значения потенциалов ионизации ряда элементов. Наблюдается резкое различие потенциалов ионизации у электронов различных энергетических уровней элементов. Различные энерге- Рмс ш Схема ус„11|(ЖК11 тические уровни в таблице ОТДЄ- |\>,)Ца
Сетка (*)

Ф]>;
45
Таблица 2.7. Потенциалы ионизации атомов и ионов (В)
Порядковый номер Символ + <
о1
«с < + + <
+ < +
1
¦ + + <
+ +
СО <
+ +
г-
<
-1-
с < +
"-и
+ Период
1
2 Н
Не 13,54 24,48 54,16 — __ — ,- — — 1

3 и 5,37 75,3 121,9 _ — _
4 Ве 9,30 18,12 153,1 216,6 — --- — —
5 В 8,28 24,99 37,70 258,0 338,5 _
• 6 С 11,24 24,28 47,55 64,(0 390,1 487,4 — —
7 N 14,51 29,41 47,88 77,0 97,3 549 663 — 2
8 О 13,57 34,75 54,8 77,5 113,3 137,3 735 867-
9 Г-' 17,46 34,71 63,3 87,3 114,8 156;5 184,2 949
10 Ые 21,47 40,67 63,2 97,1 127,0 159,1 206,6 237,9

11 5,09 46,65 71,3 99,0 139,1 173,9 210,5 263,5
12 7,63 15,1 79,4 109,4 142,2 188,5 227,9 269,0
13 А1 5,94- 18,85 28,35 119,6 154,9 192,7 245,1 289,0
14 Б і Р 8,14 16,29 33,35 44,84 167,4 207,9 250,5 390,1
15
10,45 19,75 30,08 51,1 64,6 222,8 268,3 315,7
16 10,42 23,25 34,89 47,32 72,2 87,5 285,7 336,2 3
17 С1 13,01 23,85 39,67 53,5 68,0 96,5 113,8 356,1
18 Аг 15,68 27,64 40,94 59,7 75,7 91,2 124,1 143,2
лены ж.ирной чертой. Различие между потенциалами ионизации электронов, входящих в одну и ту же энергетическую группу, объясняется тем, что каждый последующий электрон отрывается ¦ уже не от нейтрального атома, а от положительно заряженного иона:
е* + А + -»-А2+ + 2е
На основании данных, приведенных в табл. 2.7, можно сделать следующие выводы: 1) электроны в атоме распределяются по отдельным энергетическим группам или уровням; 2) число электронов во внешнем уровне совпадает с номером группы в периодической системе элементов.
Точное распределение электронов по уровням и подуровням должно учитывать, что поведение электрона в атоме определяется сочетанием квантовых чисел. Квантовые условия уже были разобраны для атома водорода и определены формы орбиталей и электронная плотность для различных случаев возбуждения водородного атома или главного квантового числа п (см. табл. 2.6). Перенося эти условия (что является значительным приближением) на строение сложных атомов, мы полагаем, что главное квантовое число п совпадает с номером периода, в котором располагается данный элемент.
46
Таким образом, мы получаем все формы орбиталей, на которых должны располагаться электроны внешнего энергетического уровня атома, так как все предыдущие орбитали закончены и располагаются внутри внешних орбиталей в устойчивом состоянии, соответствующем орбиталям атомов инертных газов, размещающихся в предыдущих периодах (/г—і, п — 2 и т.д.)
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 211 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed