Квантовая теория строения атома

Квантовые постулаты Бора (1913 г.)

• внесли в планетарную модель Резерфорда квантовые представления.

• опирались на теоретические идеи М.Планка и А.Эйнштейна (1905 г.)

I постулат : Электрон вращается вокруг ядра по строго определенным замкнутым орбитам в соответствии с разрешенными значениями энергии Е1, Е2 ….

И атом в стационарном состоянии энергии не излучает.

II постулат : Электрон переходит из одного разрешенного энергетического состояния в другое, что сопровождается излучением или поглощением кванта энергии.

Недостатки теории Бора (Внутренняя противоречивость)

• Не ясен вопрос: где находится электрон при переходе с одной орбиты на другую?

Теория Бора не смогла объяснить некоторых важнейших характеристик спектров многоэлектронных томов

квантово-механическая модель строения атома

• Развитие квантовой механики шло по пути обобщения представлений о коркуспулярно-волновой двойственности электрона.

Немецкий учёный Шрёдингер в 1925г. предположил, что состояние движущегося в атоме электрона должно описываться известным уравнением волновой функции, определяющей вероятность обнаружения электрона в данной области пространства

Теория протонно – нейтронной модели ядра.

ядро состоит из протонов и нейтронов, между которыми проявляются ядерные силы.

Заряд ядра равен числу протонов, по модулю равен суммарному заряду всех электронов.

Атом – электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра, образованного из протонов и нейтронов, и электронов вращающихся вокруг ядра.

Состояние электронов в атоме

Под состоянием электрона в атоме понимают совокупность информации об энергии определенного электрона в пространстве, в котором он находится. Электрон не имеет траектории, т.е. можно говорить лишь о вероятности нахождения его в пространстве вокруг ядра.

Часть атомного пространства, в котором вероятность нахождения данного электрона наибольшая (равна 90%) называется атомной орбиталью.

Для характеристики орбиталей используют квантовые числа.

Энергия и размер орбитали и электронного облака характеризуется главным квантовым числом - n. Главное квантовое число принимает значение целых чисел от 1 до ∞, n = 1, 2, 3, 4……

Совокупность орбиталей, которые имеют одинаковое значение главного квантового числа, это энергетический уровень.

Энергетические уровни обозначаются большими буквами латинского алфавита.

Значение n 1 2 3 4 5 6 7

Обозначения уровня  K Z M N O P Q

Энергия и размер орбиталей увеличивается. Совокупность всех электронов, которые находятся на одном энергетическом уровне, - это электронный слой

объекты микромира с позиций квантовой механики

• корпускулярно-волновая двойственность, или дуализм элементарных частиц (это и корпускулы, и волны одновременно).

Движение микрочастиц в пространстве и времени невозможно отождествить с механическим движением макрообъекта. Выражает соотношение неопределенностей Вернера Гейзенберга (1901—1976) : если известно местоположение частицы в пространстве, то остается неизвестным импульс (количество движения), и наоборот. Это одно из фундаментальных положений квантовой механики

Модели химической связи

Основаны на теории строения атома.

Модель образования связи:

• Если силы притяжения между ядром одного атома и электронной оболочкой другого преобладают над силами отталкивания между ядрами и электронными оболочками атомов.

• При столкновение атомов, обладающих достаточной энергией.

• нарушается электрическая нейтральность реагирующих частиц

• Между ними возникает соответствующее электростатическое притяжение.

• Образовавшееся химическое соединение обладает меньшим запасом энергии, чем отдельные атомы.

• При образовании соединения происходит высвобождение энергии.

Ионные кристаллы

• Модель ионной связи (она также называется полярной, гетерополярной) предполагает существование электростатического притяжения между катионами и анионами. Ионы располагаются так, что силы кулоновского притяжения между ионами противоположного знака больше, чем силы отталкивания между ионами одного знака. Силы электростатического притяжения и отталкивания между ионами обладают сферической симметрией, и поэтому ионы разных знаков ведут себя подобно твердым шарам, притягивающимся друг к другу.

• Весь кристалл можно считать огромной молекулой. Размеры такой молекулы не ограничены, поскольку она может расти, присоединяя новые катионы и анионы.

Ковалентная связь

• Возникает при обобществлении двумя атомами одной или более пар электронов.

• Атомы удерживаются вместе электростатическим притяжением ядер к общей электронной паре.

• Неполярные ковалентные связи образуются когда ядра атомов притягивают электроны с одинаковой силой.

• Если атомы, имеют разную способность оттягивать на себя электроны, то образуется полярная ковалентная связь.

Металлические кристаллы

• металлической связи соответствует связь между положительными ионами металла, в пространстве между которыми движутся обобществленные электроны — «электронный газ».

• с наличием мигрирующих электронов связывают свойство металлов проводить электрический ток.

• связь является делокализованной и распространяется на весь кристалл.

Молекулярные кристаллы

• построены из отдельных молекул, внутри которых атомы соединены ковалентными связями.

• между молекулами действуют более слабые межмолекулярные силы.

• они легко разрушаются;

• имеют низкие температуры плавления;

• малую твердость;

• высокую летучесть;

• не обладают электрической проводимостью;

• их растворы и расплавы не проводят электрический ток.

Радиоактивное излучение и его виды