ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Атомные единицы из "Химическая связь" Конец XIX в. был периодом усиленной активности в исследовании дискретных длин волн света, испускаемого возбужденными атомами. Полученные данные были систематизированы на основе боровской теории квантованных уровней энергии атома, но первый важный шаг в этом направлении был сделан Бальмером, Ридбергом, Ритцем и др. [c.45] Выражение (3.39) впоследствии было обобщено Ридбергом и Ритцем для описания спектральных линий других атомов. Ритц, в частности, предположил, что, по-видимому, существуют другие серии водородных линий, для которых целая величина П принимает значения 1, 2, 3 и т. д. Последующие наблюдения спектральных линий в далекой ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра подтвердили это предположение. [c.45] Применим теперь к процессу испускания фотона закон сохранения энергии, согласно которому энергия испущенного фотона ку должна быть в точности равна энергии, потерянной атомом. Из решений уравнения Шрёдингера найдем уровни энергии атома и, пользуясь комбинационным принципом Ритца, получим искомые частоты переходов, взяв, согласно формуле (3.40), разности этих уровней энергии. [c.46] Заметим, что это выражение зависит от главного квантового числа п, но не зависит от I. Вырождение всех т уровней для данных п, I уже было отмечено ранее как общее свойство всех атомов, обусловленное отсутствием выделенных направлений осей в пространстве. Вырождение по I для данного п представ-, ляется удивительным, и, действительно, это свойство лишь атома водорода или других одноэлектронных систем, таких, как Не+, и т. д. [c.46] Подставляя в это выражение значения соответствующих постоянных в единицах СИ, получим значение постоянной Ридберга, совпадающее с приведенным выше экспериментальным значением. [c.47] Для атомов с более чем одним электроном орбитальные энергии зависят как от /, так и от п, хотя здесь нет простой связи между энергией и этими двумя квантовыми числами. Для одного и того же значения п энергия увеличивается с ростом I. Объяснение заключается в том, что с ростом I орбиталь все менее проникает в область вблизи ядра, так что эффективный экранированный заряд ядра, действующий на электрон, уменьшается. Это иллюстрирует рис. 3.9, где изображен потенциал иона К+, найденный методом ССП, как функция г. Здесь же приведены радиальные электронные плотности для водородоподобных 35-, Зр- и З -орбиталей. Ясно, что электрон на Зя-орбитали испытывает в среднем наибольшее притяжение к ядру, а электрон на Зй-орбитали — наименьшее. [c.47] В следующей главе будет показано, что разность энергий между атомными орбиталями с одним и тем же п, но разными I является одним из важных факторов, определяющих периодическое изменение свойств элементов. Это существенно и для понимания энергий молекулярных орбиталей. Поэтому в табл. 3.3 приведены разности энергий 2 - и 2р-орбиталей для атомов элементов от до Р. Приведенные значения представляют собой усредненные величины, поскольку истинные энергии зависят от ряда факторов, которые еще не обсуждались. [c.47] Потенциал притяжения иона К и его связь с радиальными плотностями (г) для водородоподобных орбиталей. [c.47] Поскольку величину- , обычно обозначаемую как Н, приняли равной 1, а /г имеет размерность энергия X время, единицей времени будет не секунда, а 2.419-10 с. За это время электрон на первой боровской орбите атома водорода проходит расстояние в один боровский радиус. [c.49] Вернуться к основной статье