Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Блохинцев Д.И. -> "Основы квантовой механики" -> 189

Основы квантовой механики - Блохинцев Д.И.

Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики — Наука, 1976. — 664 c.
Скачать (прямая ссылка): osnovikvantovoymehaniki1976.djvu
Предыдущая << 1 .. 183 184 185 186 187 188 < 189 > 190 191 192 193 194 195 .. 229 >> Следующая

?=2 Я»*/* (124.2)
Л = 1
была наименьшей. Если под функциями ^nktkmkmsk понимать волновые функции для движения в кулоновском поле ядра (полное игнорирование взаимодействия электронов), то энергия отдельных состояний ЕпЬ зависит лишь от п. На самом деле существует зависимость Eni от /, так как электроны движутся не только в поле ядра, по и в поле других электронов. Эта зависимость более слабая, но все же для достаточно больших а может оказаться, что состояния с большим п и малым / могут иметь меньшую энергию, нежели состояния с малым /г, по с большим /. Такой случай, как мы увидим, впервые встречается для калия.
Итак, для Li приближенная волновая функция имеет вид
(124.1) при Z = 3. Так как /С-оболочка уже заполнена, то третий электрон должен быть помещен в состояние п = 2, / = 0, ш = 0, ms = ±1/2. Группа состояний с п -=2 называется L-оболочкой. Таким образом, в Li начинает заполняться L-оболочка. Всего в L-оболочке имеется 2п2 = 2-22 = 8 состояний. Два из них принадлежат s-терму (/ = 0, т — 0, ms = it V2), и шесть —/7-терму (/=1, т == 0, ±1, tns = ztV2).
Увеличивая далее заряд ядра и прибавляя электрон, мы перейдем от Li к Be, от Be к В и т. д. через С, N, О, F до Ne. В пеоне все 8 мест L-оболочки заняты. Мы получаем опять инертный газ и вместе с тем заканчиваем второй период периодической системы. Дальнейшие электроны могут быть помещены лишь в состояния с п = 3. Это— так называемая М-оболочка. В М-оболочке имеется всего 2 • З2 = 18 состояний (/ = 0, 1= 1,
1 = 2). Группа состояний с 1 = 0 и /= 1 вполне аналогична L-оболочке и заполнится на протяжении от Na до Аг. Мы получим третий период периодической системы. Увеличивая заряд Аг на + е и добавляя электрон, мы получим калий. Если бы мы поместили электрон калия в М-оболочку, то состояние этого электрона характеризовалось бы 1 = 2 (d-терм). Однако и в оптическом, и в химическом отношениях атом К вполне схож с атомами Li и Na, которые имеют внешний валентный электрон в s-терме. Поэтому мы должны поместить электрон калия в состояние п = 4, / = 0, начав новую оболочку (N-обо л о ч к а), не закончив заполнения Л4-оболочки. Это означает, что состояние п = 4, / = 0 имеет меньшую энергию ?,jо, нежелй состояние п = 3, 1 = 2(Е#2)У что вполне может быть, если учесть взаимодействие электронов. Таким
548
МНОГОЭЛЕКТРОННЫЕ АТОМЫ
[ГЛ. XXI
образом, мы получаем в калии распределение электронов, вполне аналогичное их распределению в Na (см. табл. 4).
Следующий за калием элемент есть кальций (Са, Z = 20). Опять-таки спектроскопические данные указывают на необходимость поместить электрон Са в s-терм (/V-o б о л о ч к а). В дальней-ших элементах происходит заполнение УИ-оболочки (от Sc (Z = 21) до Zn(Z = 30)). Далее заполняется iV-оболочка до криптона (Кг, Z = 36) и этим заканчивается следующий период (мы получаем инертный газ). Таким образом, для инертных газов (кроме Не) характерна конфигурация из 8 электронов: два в s-состоянии и шесть в р-состоянии.
Следующий за криптоном элемент —рубидий (Rb, Z = 37). Он аналогичен Na п К. Следовательно, внешний электрон Rb помещается не в jV-оболочке, а начинает новую оболочку (п — 5, О-оболочка). Электрон Sr (щелочноземельный) находится опять в О-оболочке, так что Sr аналогичен Са. В следующих за Sr элементах заполняются О-оболочка и свободные места в N-оболочке (см. табл. 4). С цезия начинает заполняться Р-оболочка (п = 6).
Элементы группы редких земель (от La, Z = 57, до Hf, Z = 72, включительно) обладают сходными химическими свойствами, так как они все имеют сходное распределение электронов в О- и Р-оболочках. Они отличаются друг от друга степенью заполнения W-оболочки и в отдельных случаях — заполнением оболочки О (см. табл. 4). Это заполнение начинается от Се и заканчивается у Lu. Группу редких элементов часто называют «лантаиидами». 72-й элемент (Hf) долго считали также редкой землей. Однако, как мы видели, в Lu вся оболочка Hf уже заполнена и следующий 72-й электрон должен быть помещен в оболочку 5d. Это обстоятельство привело Бора к заключению, что Hf должен быть аналогом Zr. И действительно, этот элемент вскоре был найден в циркониевых рудах.
В последнее время система Менделеева была пополнена вновь открытыми заурановыми элементами: нептунием (Np), плутонием (Ри), америцием (Ат), кюрием (Ст) и др. Эти элементы образуют группу, весьма аналогичную группе редких земель. Роль лантана в этой группе играет актиний (Ас). Поэтому элементы этой группы объединяют под названием «актинидов». Элементы группы имеют сходные внешние оболочки и в основном отличаются заполнением оболочки 5/1).
Приведенная здесь табл. 4 могла бы быть заменена символической формулой, указывающей распределение электронов в атоме
х) Подробности об электронных оболочках и термах лантанидов и актинидов см. Н. Хайд и Г. С и б о р г, Трансурановые элементы, ИЛ, 1959; Химия изотопов, ИЛ, 1948.
§ 124] КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА АТОМА И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА 549
Таблица 4
Распределение электронов в атомах
Элемент К L м N Основной терм Ионизацион- ный потенциал, эв
Предыдущая << 1 .. 183 184 185 186 187 188 < 189 > 190 191 192 193 194 195 .. 229 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed