close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Тема № 2

код для вставкиСкачать
Тема № 2
СТРОЕНИЕ АТОМА.
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН
И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
(в лекциях использованы материалы преподавателей химического факультета
и факультета наук о материалах МГУ
Ю.Д. Третьякова, А.В. Шевелькова, В.В. Еремина, А.Я. Борщевского, Е.А. Гудилина,
В.В. Загорского)
В 1906-09 гг. для проверки модели атома Томсона провели эксперимент
Опыт Резерфорда по
рассеянию α-частиц
на металлической
фольге
Модель атома Бора
ОСНОВАНИЯ ТЕОРИИ:
1) гипотеза Планка;
2) серии спектральных линий Бальмера, Лаймана, Пашена;
ПРОСТЕЙШАЯ МОДЕЛЬ СПЕКТРОСКОПА
ПРИМЕРЫ СПЕКТРОВ ИСПУСКАНИЯ
И ПОГЛОЩЕНИЯ
Формула Бальмера:
Формула Ридберга-Ритца:
λm = 364,6(m2/(m2 – 4)) нм
, n2>n1
Для водорода величина RН = 1,096776·107 м–1.
Для очень тяжелых элементов R = 1,097373·107 м–1.
Расчеты Бора:
V=
–kZe2/r
F=
kZe2/r
=
mv2/r
В соответствии с законами
классической электродинамики
вращающийся вокруг ядра электрон
должен был бы непрерывно
испускать электромагнитное
излучение, теряя энергию.
Вследствие этого радиус орбиты
электрона должен был быстро
уменьшаться (электрон «падает»
на ядро), и рассчитанное из этих
представлений время жизни атома
оказывалось ничтожно малым.
Формула Бальмера:
λm = 364,6(m2/(m2 – 4)) нм
Формула Ридберга-Ритца:
, n2>n1
Для водорода величина RН = 1,096776·107 м–1.
Для очень тяжелых элементов R = 1,097373·107 м–1.
Расчеты Бора:
V = –kZe2/r
F= kZe2/r = mv2/r
Если атом Резерфорда
излучает энергию
непрерывно, он должен
иметь непрерывный спектр
частот излучаемых волн, а
это совершенно не
соответствовало
действительности.
Модель атома Бора
ПОСТУЛАТЫ БОРА:
1) электрон может вращаться вокруг ядра только по некоторым
определенным круговым орбитам;
2) двигаясь по стационарной орбите, электрон не излучает;
3) излучение или поглощение кванта энергии происходит при переходе
электрона с одной орбиты на другую.
Е2 – Е1=hν
Расчеты Бора:
rn = n2ħ2/(mkZe2) = n2a0/Z (ħ = h/2π)
a0 = ħ2/mke2 = 0,529 Å – боровский радиус
En = –mk2Z2e4/(2ħ2n2) = –E0Z2/n2, n = 1, 2, 3,…
E0 = mk2e4/(2ħ2) = 2,18·10–18 Дж = 13,6 эВ – энергия
ионизации атома водорода
R = E0/hc = mk2e4/(4πcħ3) – физический
смысл
постоянной Ридберга
Спектральные переходы в атоме водорода
и их связь с моделью атома Бора
Схема энергетических уровней атома водорода
ТЕОРИЯ БОРА-ЗОММЕРФЕЛЬДА
кроме круговых, электрон может
двигаться и по эллиптическим
орбитам
в пределах одного
энергетического уровня орбитали Бора существуют
подуровни
число возможных подуровней в
пределах одного уровня равно
номеру энергетического уровня
Эксперимент и выводы Мозли
Рентгеновский спектр молибдена
СОВРЕМЕННАЯ КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ
СТРОЕНИЯ АТОМА
ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ ГЕЙЗЕНБЕРГА
1. ΔхΔрх≥h
2. ΔЕΔτ≥h
СОВРЕМЕННАЯ КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ
СТРОЕНИЯ АТОМА
д2ψ + д2ψ + д2ψ + 8π2m (E–V)ψ = 0
дx2
дy2
дz2
h2
СТАЦИОНАРНОЕ УРАВНЕНИЕ ШРЕДИНГЕРА
Решения уравнения:
квантовые числа n, l, ml
ms – эксперимент Штерна-Герлаха
+∞
∫ ψ*ψdxdydz = 1
–∞
условие нормировки
Электрон в «потенциальном ящике»
E = n2h2/(8ma)
Ψ = Bsin(nπx/a)
а – Зависимость волновой функции электрона от
расстояния
до ядра;
б – Энергия электронной волны при разных n.
Условие нормировки Борна.
Квантовые числа
+∞
∫ ψ*ψdxdydz = 1.
–∞
n = 1, 2, 3, …,7 (∞)
l = 0, 1, 2, …,n-1
l
0
обозн.
s
Максимальное число
Электронов на уровне - 2n2
1
p
2
d
3
f
4
g
5
h
Максимальное число
Электронов на подуровне – 2(2l+1)
Es<Ep<Ed… в пределах одного уровня
Возможные ориентации вектора углового момента
электрона в атоме водорода для значения l=2
ml = 0, ±1, ±2, …,±l
Правила отбора:
Δml = 0 или ±1,
Δl = ±1
КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА И ФОРМА АТОМНЫХ ОРБИТАЛЕЙ
Сферическая система координат
x = r sinθcosφ;
y = r sinθsinφ;
z = r cosθ
Ψ(r, θ, φ) = R(r)Y(θ, φ).
Квадрат радиальной составляющей волновой функции
Вероятность распределения электронной
плотности для 1s- (а), 2s- и 2p-орбиталей
для орбиталей атома натрия.
Узловые поверхности
Энергетические уровни
третий энергетический уровень в атоме
n=3
l=0
l=1
l=2
s
p
d
m=0
m=0
m=0
m= -1
m= -1
m= +1
m= -2
m= +1
m= +2
магнитно-квантовые
ячейки:
Документ
Категория
Презентации по физике
Просмотров
3
Размер файла
4 798 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа