Квантовая физика - Вихман Э.
Скачать (прямая ссылка):
В 5 2 1 2 1
С 6 2 i 2 2
N 7 2 I 2 3
О 8 2 ; 2 4
F 9 2 i 2 5
Ne 10 2 2 6 !
Na 11 2 2 6 i 1
Mg 12 2 2 6 i 2
А1 13 2 2 6 ; 2 1
Si 14 2 2 6 1 2 2
Р 15 2 2 . 6 ¦: 2 3
S 16 2 2 6 ! 2 4
Cl 17 2 2 6 : 2 5
Ar 18 2 2 6 2 6 ;
К 19 2 2 6 2 6 ! 1
Са 20 2 2 6 2 6 : 2
Sc 21 2 2 6 2 6 i l 2
Ti ' 22 2 2 6 2 6 i 2 2
|
Основные оболочки, обозначенные буквами К, L, М, N...........делятся на подоболоч-
ки. Границы различных периодов отмечены тонкими горизонтальными линиями. Конфигурации электронов, соответствующие благородным газам, выделены пунктиром. В первых трех периодах происходит правильное последовательное заполнение оболочек, но, начиная с калия, электроны размещаются во внешней оболочке, хотя внутренняя еще не заполнена. Дальше в периодической таблице это явление повторяется. Оно хорошо объясняется тео* рией. В s-оболочке можно поместить 2 электрона, в р-оболочхе — 6, а в о-оболочке — \ и
решающее значение для химии. До великого открытия Паули все эти обстоятельства были совершенно неизвестны.
Объяснение деталей строения периодической таблицы на основе изложенных здесь идей дает большое удовлетворение. Однако в этой книге мы не будем заниматься этим. Лучше всего связать объяснение свойств периодической таблицы с систематическим изучением
124
атомных спектров и уровней энергии, а это слишком сложная задача для вводного курса.
Чтобы возбудить интерес читателя, мы приводим в табл. 35А часть таблицы, показывающей слоистое строение электронной оболочки атомов.
36. В 1869 г., когда Менделеев впервые сообщил о периодической таблице элементов, не были известны на электроны, ни ядра. Поэтому Менделеев не мог расположить элементы в порядке возрастания заряда Z, а располагал их по возрастающим значениям атомной массы. Это также дало правильный порядок расположения, за некоторым, однако, исключением: атомная масса аргона больше атомной массы калия, хотя химические свойства этих элементов однозначно указывают на то, что аргон должен стоять в периодической таблице перед калием (аргон — благородный газ, а калий — щелочной металл). С точки зрения химии порядок элементов в таблице почти очевиден, и поэтому каждому элементу можно приписать свой атомный номер Z.
Заметим, что Менделеев проявил замечательную научную проницательность, оставив в таблице пустые места, в которые должны были, по его мнению, попасть еще не открытые в его время элементы *).
37. Понимание того, что атомный номер элемента измеряет заряд ядра (или равное ему число электронов), было большим шагом вперед в теории атома. В решении этой проблемы особенно большую роль сыграли работы Г. Мозли, выполненные в 1913 г. Он занимался систематическим измерением длин волн рентгеновского излучения многих элементов и сумел показать, что длины волн аналогичных линий (у различных элементов) весьма простым способом зависят от атомного номера**).
*) Менделеев Д. И. Периодический закон.— М.: ГИЗ, 1926. В этой книге собр аны работы Д. И. Менделеева, посвященные открытию периодической системы элементов.— Прим. ред.
**) Moseley Н. G. J. The High-Frequency Spectra of the Elements.— Phil. Mag. 1913, v. 26, p. 1024; 1914, v. 27, p. 703.
Рис. 37A. График завг.снмости In А с,т In Z. Здесь X — длина волны так называемой Кп -линии рентгсновско-2
го спектра элемента с атомным номером Z. В пределах точности чертежа все экспериментальные точки ложатся на прямую. На графике приведены длины волн лишь для некоторых элементов, но в действительности соответствующие измерения выполнены почты для всех элементов. Простая теория, объясняющая показанную зависимость, изложена в тексте
125
Рассмотрим эту проблему вкратце. При бомбардировке атомов электронами большой энергии (десятки и сотни килоэлектрон-вольт) возникает коротковолновое электромагнитное излучение. Оно получило название излучения Рентгена. Спектр рентгеновского излучения состоит из непрерывного спектра, на фоне которого видны резкие спектральные линии, характерные для данного элемента (см. экспериментальный спектр на рис. 23А гл. 4). Из рассуждений, приведенных в п. 27 гл. 2, следует, что за испускание характеристических линий рентгеновского спектра ответственны внутренние электроны атома. Электрон большой энергии выбивает электрон из внутренней электронной оболочки атома (так называемой ^-оболочки), и один из электронов из более далеких от ядра оболочек падает в образовавшуюся «дырку». Разность энергий связи уносится в виде кванта рентгеновского излучения.
