Лекции по атомной механике Том 1 - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
четырехквантовые оболочки (4г-, 42-, 42-пути) входят два 5j-nyTH и один
5а-путь.
В ксеноне (54 X) мы должны рассматривать группу 5, и 52, как
предварительно уже законченную.
Шестой период аналогично пятому начинается с цезия (55 Cs) и бария (56
Ва); основными путями оптического электрона здесь выступают 6j- пути.
Лантан (57 La) и элементы, стоящие перед платиной (78 Pt), подобны группе
от Y до Pd. Здесь необходимо допустить существование 53-группы. И
действительно, сейчас же за платиной появляется один 53-рёнтгенов терм. К
этой группе принадлежит еще группа элементов, обладающих однотипными
химическими свойствами, так называемая группа редких земель. Для них
образуются еще недостающие 44-пути.
Рентгенов терм 44 появляется при Та (73 Та). Элементы от золота (79 Аи)
до нитона (86 Nt) опятъ соответствуют элементам группы от Ag до X и
образуют 6j-h 62-пути. Затем последний период дает систему путей 7г.
Просматривая еще раз периодическую систему и временно оставляя в стороне
особенности химических и спектроскопических свойств групп (приведенных на
рис. 17), мы замечаем, что в первом периоде находится два lj-электрона и
в каждом последующем восемь
198
"j-и п2 - электронов. Группа железных металлов (Sc - Nl) дает десять
дальнейших электронов на трехквантовом пути, так что в целом мы получаем
18 трехквантовых путей. Группа палладия (Y - Pd) дает 10 и группа редких
земель 14 дальнейших четырехквантовых путей, вследствие чего их число
возрастает до 32. Для того, чтобы объяснить симметричность в размещении,
Бор предположил, что 8 электронов и=2 распределяются поровну: на 2,-путь
и 2а-путь, 18 электронов с п-3 распределяются по шесть на каждый из путей
3t-, 32-, З3-и, наконец, 32 электрона с п - 4 распределяются по восемь на
каждый из четырех четырехквантовых путей; однако нужно сказать, что
экспериментальных подтверждений всему этому не существует.
Для более ясного понимания строения внутренних групп электронов (по Бору
и Ко стер у) укажем еще на результаты работ по исследованию рентгеновых
термов на рис. 16, где для экспериментальных значений Z кривая резко
преломляется. Для полной картины мы здесь приводим таблицу чисел
электронов.
Чтобы можно было вывести дедуктивным путем все здание периодической
системы, необходимо установить теоретически, какое число электронов
(максимум) может занимать определенную квантовую траекторию.
Относительно этого вопроса здесь можно привести лишь чисто эмпирическое
правило, выведенное на основании непосредт ственного исследования
систематики периодической таблицы. Так, наиболее вероятно то, что один
внешний путь, т. е. путь, находящийся под влиянием незначительного
ядерного заряда, не может присоединить к себе трех электронов (ср. Li,
С+, А1, Ga, In). Получается такое впечатление, что lt-nyTb, вообще не
может удержать более двух электронов, что все двухквантовые пути вместе
имеют максимум 8, и трехквантовые, находящиеся под незначительным
воздействием притяжения (в третьем периоде), также могут присоединить
максимум 8 электронов; далее, внутри атома имеется 18 четырехквантовых
путей, которые вначале также могут присоединять только до 8 электронов, а
чем далее вовнутрь, число таких электронов возрастает и доходит до 32.
Если принять эти максимальные числа электронов, могущих находиться на
квантовых путях, просто, как данные числа, то картина последовательности
в расположенности квантовых путей делается ясной. Необходимо
постулировать: электрон, вновь присоединяющийся к данной конфигурации
электронов, присоединяется к тому квантовому пути, где он имеет наиболее
минимальную энергию (где он наиболее сильно связан). При этом необходимо
отметить, что атом не может образоваться из предыдущего атома посредством
присоединения одного электрона, а что он образовывается из своих
собственных ионов. Последний обладает тем же числом электронов, что и
предыдущий атом, зато ядерный заряд у него немного выше. То, что
199
этот ядерный заряд иногда может быть значительным, показывают следующие
соображения.
Представим себе, что ион имеет некоторое число совершенно занятых
квантовых путей, и мы задаемся вопросом, какие из еще незанятых являются
наиболее связанными. Ответ на этот вопрос можно дать при двух предельных
случаях. Если заряд ядра очень велик по сравнению с числом электронов, то
силовое поле в ионе и вблизи его имеет приблизительно кулонов-ский
характер, и пути в энергетическом смысле чередуются так, как мы имели при
водороде, с той незначительной разницей, что р-, d - пути и т. д. немного
отстают от соответствующего s-пути; таким образом: lj, 2lt 22, 3j, 32,
З3, 4t...
Представим себе, например, что атом урана образовался так, что, судя по
месту его в таблице, ядро с зарядом 92 содержит 92 электрона; тогда он
присоединяет сперва два lj-, затем в целом восемь 2Г и 22-электронов,
далее восемнадцать 3!-, 3^,-33-электронов и т. д. Ввиду того, что с
каждым разом число электронов делается сравнимым с зарядом ядра,
