ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Энергетическое состояние электрона в атоме из "Общая химия 1982" Для лучщего понимания последнего утверждения рассмотрим упрощенную модель атома, одномерный атом , в котором электрон может совершать лишь колебательные движения между крайними точками. [c.73] На рис. 6 схематически изображены стоячие волны, возникающие на колеблющейся струне, крайние точки которой закреплены. В точках, обозначенных буквой п, возникают пучности — здесь амплитуда колебания максимальна, в точках у струна не колеблется — это узлы, в которых амплитуда колебания рат а нулю в точках, расположенных между 5 зламн и пучностями, амплитуда колебания имеет промежуточные значения. Поскольку конечные точки струны закреплены, здесь обязательно возникают узлы. В отличие от обычной бегущей волны, стоячая волна не перемещается в пространстве и не переносит энергии, которая лишь передается от одних точек струны к другим. Нетрудно видеть (рис. 6), что на струне с закрепленными концами длина стоячей волны может быть не любой, а только такой, чтобы на всей струне укладывалось целое число полуволн одна (рис. 6, а), две (рис. 6,6), три (рис. 6, в) и т. д. [c.73] Поскольку п—целое число, то последнее выражение показывает, что энергия электрона в одномерном атоме не может иметь произвольные значения при п = 1 она равна величине дроби Н 18т1 , при п = 2 она в 4 раза больше, при = 3 — в 9 раз больше и т. д. Таким образом, в случае одномерного атома волновые свойства электрона, выражаемые уравнением де Брой ля, действительно имеют следствием квантованность энергетических состояний электрона. При этом допустимые уровни энергии электрона определяются значением целого числа п, получившего название квантового числа. [c.74] Разумеется, найденное выражение для энергии электрона относится к упрощенной модели атома. Но и для реального атома решение уравнения Шредингера также приводит к выводу о кван тованности энергетических состояний электрона в атоме. [c.74] Модель одномерного атома позволяет понять, почему электрон, находящийся в атоме в стационарном состоянии, не излучает электромагнитной энергии (второй постулат теории Бора). Согласно модели Бора — Резерфорда, электрон в атоме совершал непрерывное движение с ускорением, т. е. все время менял свое состояние в соответствии с требованиями электродинамики, он должен при этом излучать энергию. В одномерной модели атома стационарное состояние характеризуется образованием стоячей волны де Бройля пока длина этой волны сохраняется постоянной, остается неизменным и состояние электрона, так что никакого излучения происходить не должно. [c.75] Становится ясным и вопрос о состоянни электрона при переходе из одного стационарного состояния в другое (в терминологии Бора — с одной стационарной орбиты на другую). Если, например, электрон из состояния, отвечающего рис. 6, а, переходит в состояние, соответствующее рис. 6, б, то во время этого перехода длина волны де Бройля будет иметь переменное значение, не отвечающее условию образования стоячей волны. Именно поэтому состояние электрона в этот гфомежуток времени будет неустойчивым оно будет меняться до тех пор, пока длина волны де Бройля не бз дет вновь соответствовать условию образования стоячей волны, т. е. пока электрон не окажется в новом стационарном состоянии. [c.75] В упрощенной одномерной модели атома положение электрона относительно ядра определяется одной координатой, а его состояние— значением одного квантового числа. В двумерной (плоской) модели атома положение электрона определяется двумя координатами в соответствии с этим, его состояние характеризуется значениями двух квантовых чисел. Аналогично в трехмерной (объемной) модели атома состояние электрона определяется значениями трех квантовых чисел. Наконец, изучение свойств электронов, входящих в состав реальных атомов, показало, что электрон обладает еще одной квантованной физической характеристикой (так называемый спин, см. 30), не связанной с пространственным положением электрона. Таким образом, для полного описания состояния электрона в реальном атоме необходимо указать значения четырех квантовых чисел. [c.75] Вернуться к основной статье