ЛЕКЦИЯ №2.

ТЕМА № 2 СТРОЕНИЕ АТОМА.

ВОПРОСЫ:

1. Строение атомов. Современная формулировка Периодического закона.

2. Квантово-механическое описание состояния электрона в атоме

3 Формирование электронной оболочки атома.

4 Основные законо­мерности заполнения электронами уровней, подуровней и орбиталей в электронной оболочке атома

5 Электронные конфигурации атомов и Периодическая Система.

1. Строение атомов. Современная формулировка Периодического закона.

Открытие периодического закона стало предпосылкой к созданию в XX в. теории строения атома.

В 1911 году Эрнест Резерфорд предложил ядерную модель атома.

Согласно этой модели атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг ядра отрицательно заряженных электронов. Носителем положительного заряда ядра является протон.

В состав ядер атомов также входят нейтроны – элементарные частицы, не имеющие электрического заряда.

Число электронов равно заряду ядра. Атом в целом электронейтрален. Самым простым ядром является ядро атома водорода: его заряд равен +1, относительная масса — примерно 1 а. е. м. Ядро атома водорода было названо протоном*. Заряд протона равен по величине и противоположен по знаку заряду электрона.

Размеры атома равны приблизительно 10^–8 см, размеры ядра – около 10^–13 – 10^–12 см. Несмотря на то, что ядро по размеру в десятки тысяч раз меньше всего атома, преобладающая часть массы атома сосредоточена именно в ядре.

В 1913 г. английский физик Г. Мозли установил, что заряд ядра численно равен порядковому номеру элемента в периодической системе.

Таким образом, заряд ядра атома стал главной характеристикой химического элемента.

Отсюда следует современная формулировка периодического за­кона: –

Свойства элементов, а также свойства образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов.

Исследования Мозли подтвердили правильность расположения в периодической системе тех элементов, которые, исходя из значений их атомных масс, стояли "не на своем месте": это аргон (Аr= 39,9) перед калием (Аr= 39,1), кобальт (Co = 58,9) перед никелем (Ni = 58,7) и теллур (Te = 127,6) перед иодом (I= 126,9). В соответствии с величина­ми заряда ядра эти элементы были размещены Менделеевым в системе правильно.

2. Квантово-механическое описание состояния электрона в атоме

В 1900 г. М. Планк для объяснения поведения электрона в атоме предложил квантовую гипотезу, согласно которой энергия электронов в атоме может излучаться или поглощаться лишь определенными порциями - квантами.

В 1913 г. Н. Бор применил квантовую теорию для объясне­ния спектра атомарного водорода, предположив, что электроны в атомах могут находиться только на некоторых "дозволенных" орбитах, отвечающих определенным значениям энергии. Бор предположил, что находясь на этих орбитах, электрон не может излучать энергии до тех пор, пока он не совершит переход с одной орбиты на другую.

Теория Бора позволила точно вычислить частоты в спектрах атома водорода и других одноэлектронных систем, т. е. таких ионов, как гелий, литий, берилий.

Однако при переходе к более сложным электронным системам — многоэлектронным - теория Бора оказалась недостаточной.

Возникла необходимость создания более общей теории, которая получила название квантовой механики. Такая теория, описывала поведение электрона в атоме.

В 1923-1927 гг были сформулированы основные положения квантовой механики.

Квантово-механическая теория содержит два основных положения.