ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория водородного атома из "Основы общей химии" Порядковые номера изучавшихся элементов равны соответственно 29, 47 и 78. Таким образом, результаты прямого определения с несомненностью подтверждают правильность рассматриваемого вывода. [c.77] Таким образом, либо планетарная модель, либо классическая теория должна была быть неправильна. На самом деле в серьезных поправках нуждались и та, и другая. [c.78] Еще до появления планетарной модели атома был отвергнут тезис классической электромагнитной теории света о непрерывности излучения. Тезису, гласящему, что скачков не бывает, а есть только непрерывность, с полным правом можно противопоставить антитезис, по смыслу которого в действительности изменение всегда совершается скачками, но только ряд мелких и быстро следующих один За другим скачков сливается для нас в один непрерывный процесс (Плеханов). Таким антитезисом явилась квантовая теория (Планк, 1900 г.). [c.78] Исходя из планетарных представлений и квантовой теории. Бор в 1913 г. построил модель атома водорода, не заключающую в себе тех противоречий, о которых говорилось выше. Модель эта была разработана на основе следующих положений. [c.78] Изложенные представления позволили вычислить радиусы различных дозволенных квантовыми условиями орбит электрона в атоме водорода. Оказалось, что они относятся друг к другу как 12 22 3 42 . .. п . Величина п была названа главным квантовым числом. Как-видно из приведенного выше, и. может принимать различные значения, соответствующие натуральному ряду целых чисел. [c.79] Работа, которую необходимо затратить для вырывания электрона водородного атома с той или иной орбиты, обратно пропорциональна квадрату ее главного квантового числа. Поэтому, например, вырвать электрон с третьей орбиты в девять раз легче, чем с первой. [c.79] 111-24. Уровни энергии атома водорода (ккал/е-атол ). [c.80] Дальнейшее развитие теории водородного атома было дано Зоммерфельдом (1916 г.), показавшим, что кроме круговых орбит электрон может двигаться и по эллиптическим (с ядром в одном из фокусов эллипса), причем почти одинаковому уровню энергии соответствует столько возможных типов орбит, сколько единиц в главном квантовом числе. Последнее определяет размер большой полуоси данного семейства эллипсов (в частном случае круга —его радиус). Величина малой полуоси определяется побочным квантовым числом к), которое также принимает значения последовательных целых чисел, но не может быть больше главного. [c.80] Для большой полуоси эллипса действительно соотношение а = п г, а для малой Ь = пкг, где г —радиус орбиты при нормальном состоянии атома (0,53 А). Например, для главного квантового числа 3 возможны три типа эллипсов, характеризующиеся обозначениями Зь 02 и Зз, которые показывают, что большая полуось относится к малой соответственно как 3 1, 3 2 и 3 3. В последнем случае имеем частный вид эллипса — круг, который один только и рассматривался первоначальной теорией. [c.80] Модель возможных электронных орбит атома водорода по Зом-мерфельду показана на рис. И1-25. Отвечающие каждой из них энергетические уровни (подуровни) схематически сопоставлены на рис. [c.80] П1-26 (Б) с уровнями, соответствующими только круговым орбитам (Л). [c.80] Произведенное Зоммерфельдом уточнение модели вбдородного атома позволило объяснить тонкую структуру спектральных линий. [c.80] На рис. П1-26 видно, что наиниз-шие подуровни отвечают наиболее вытянутым эллиптическим орбитам. [c.80] Имея это одно уравнение с двумя неизвестными (и и г), еще нельзя сказать о внутренней структуре атома водорода ничего определенного. [c.82] На орбите с я = 1 электрон совершает один оборот за время порядка сек. [c.82] Приведённое сопоставление показывает, что теория водородного атома даже в ее простейшей форме дает прекрасно согласующиеся с опытом результаты. [c.83] Как видно уже из приведенного ряда цифр, по мере удаления электрона от ядра разница между энергиями последовательного возбуждения быстро уменьшается. Этим и обусловлено наблюдающееся в спектре водорода быстрое сближение отдельных линий при подходе к г р а н и ц е серии (ср. рис. 111-21). [c.84] Сама подобная граница соответствует Пк = оо, т. е. полному отрыву электрона от ядра или ионизации атома. В зависимости от Пн соответствующие значения энергии будут, очевидно, различными. Наиболее важна из них энергия, отвечающая нормальному йодному состоянию атома (Ян = 1), которая обычно и указы-вар.тся под названием энергии ионизации. Экспериментальное ее определение из границы ультрафиолетовой серии приводит к значению 313,6 ккал, почти не отличающемуся от вычисляемого по приведенной выше теоретической формуле (314 ккал). Величина эта, под названием ридберг (Ру), иногда принимается за единицу энергии. Она равна половине атомной единицы (доп. 4). [c.84] Вернуться к основной статье