Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Урусов В.С. -> "Теоретическая кристаллохимия" -> 13

Теоретическая кристаллохимия - Урусов В.С.

Урусов В.С. Теоретическая кристаллохимия: Учебное пособие — М.: Изд-во МГУ, 1987. — 275 c.
Скачать (прямая ссылка): kristallochem.pdf
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 112 >> Следующая

Оп1{г)=е4пг2Я2п1(г),
где е -— заряд электрона. Доля электронного заряда в шаровом слое радиуса г и толщины йг составляет ЭП1 (с)с1г (рис. 4).
На рис. 5 показаны графики радиальных функций электрона в атоме водорода для разных наборов п и /.Можно видеть, что функция Б (г) исчезает, строго говоря, только при бесконечном г,
/5 Шг) / 1 \0(г) -----1
/ г 3 4
|
—---" г,а0
Рис. 4. Соотношение между радиальной функцией Я (г) и радиальным распределением ?>(г) для 1з- и 2я-состояний
е/а0

I-1-1-1-_1_!_I_|_
О 1 I 3 и 5 5 7 8 Л
Рис. 5. Распределение электронной плотности для разных состояний атома водорода: 1 — 2 —2$, 3 — 2р, 4 — 3», 5 — Зр, 6 — Ы
однако она имеет обычно хорошо выраженные максимумы. Для основного состояния атома водорода (п=1, 1=0) максимум орбитали находится на расстоянии го=ао=0,529177 А, которое называется боровоким радиусом и является атомной единицей длины.
Другие состояния электрона в атоме водорода гораздо более диффузны, их максимумы находятся на значительных удалениях от ядра. Обратим внимание также на то, что распределение электронной плотности имеет, вообще говоря, несколько максимумов и минимумов, число последних составляет п—/—1. Таким образом, например, ^-состояние характеризуется одним максимумом, 2з-состояние одним минимумом и двумя максимумами, распределение 2р-электрона опять не имеет минимумов и т. д. Заметим, кроме того, что при увеличении / в оболочке с одним и тем же квантовым числом п последний максимум функции распределения как бы приближается к ядру. Так, максимум 2р-соетояиия электрона несколько ближе к ядру, чем последний 25-максимум, а З^-мак-симум гораздо ближе к ядру, чем последние максимумы 35- и
28
Зр7еостояний. Эта особенность распределения электронной плотности играет большую роль в многоэлектронных атомах и в порядке заполнения электронных оболочек элементов в-Периодической системе (см. ниже).
2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КОНФИГУРАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
ЭЛЕМЕНТОВ МЕНДЕЛЕЕВА
Описанные выше характеристики атомных орбиталей (угловая конфигурация и пространственная протяженность) строго находятся из решения уравнения Шредингера только для атома водорода. Задача атома с многими и даже с двумя электронами, аналитически не решается. Однако разработаны успешные приближенные методы решения такой задачи, основанные на том предположении, что движение электрона в многоэлектронном атоме рассматривается как движение в поле, созданном внутренними электронами вместе с ядром (остовом атома). Другими словами, фиксируя один из электронов атома, считают, что влияние остальных электронов на данный проявляется приближенно в экранировании заряда ядра, т. е. фактически сводится к уменьшению этого заряда.
К настоящему времени на электронно-вычислительных машинах проведены расчеты волновых функций, распределений электронной плотности и уровней энергии для всех элементов Периодической системы. На рис. 6 показаны радиальные функции распределения отдельных электронных уровней в атомах углерода,, натрия и хлора. На рис. 7 изображены функции распределения О(г) суммарной электронной плотности в атомах магния и рубидия, а также. радиальная функция распределения р(г) = = ?) (г)/4кг2. Оболочечное строение атома ясно можно видеть только на радиальной функции О (г), а на графике р(г) оно в значительной мере сглаживается.
Современное объяснение заполнения электронных оболочек элементов Периодической системы основывается на двух правилах: требовании минимума энергии и принципе Паули. Согласно' этим правилам, в стационарном состоянии атома с ЛЛ-электронами оказываются занятыми N одноэлектронных наиболее глубоких энергетических состояний.
При переходе от водорода к гелию заряд ядра и число электронов увеличиваются на единицу. Второй электрон гелия также должен находиться в состоянии 15, отличаясь от первого только ориентацией спина, т. е. спиновым квантовым числом та. Электронная конфигурация основного состояния атома гелия обозначается Хэ2, где цифра 2 означает, что в состоянии 15 находятся два электрона. Так как при 1 = 0 магнитное квантовое число т также равно нулю и никакие другие значения I, отличные от нуля, при я= 1 . невозможны, то двумя состояниями, отличающимися ориентацией спина, исчерпываются все состояния, возможные при л=1. Следовательно, по принципу Паули в атоме только
23
.два электрона могут обладать главным числом п — 1. Эти два электрона образуют так называемый /(-слой электронной оболочки атома. Замкнутость /(-слоя у гелия обусловливает его хими-
д(п) п2
1,0 -
%5 - А/ь
0

2,0\ \-~2S2Ь5 | \-~2p6ьо 1 -11 зя2
2р'<
0,5 Л-
О
2 Г) А
ЗР1

Рис. 6. Радиальные функции ?>(г) электронных оболочек атомов: углерода (а), натрия (б), хлора (в)

.0 0,5 1,0 1,5
Рис. 7. Суммарная электронная плотность р(г) (а) и радиальные функции Г) (г) (б) атомов магния (1) и рубидия (2). Штриховая линия — экспериментальные данные
ческую инертность. По этой причине гелий попадает в Периодической системе в нулевую группу, заканчивающую периоды. Добавляя еще один электрон и увеличивая на единицу заряд
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 112 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed