А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Можливе стан - електрон

Можливі стани електронів в атомі характеризуються набором чотирьох квантових чисел.

Сукупність можливих станів електронів не обмежується тільки заповненими смугами, отриманими в результатірозщеплення основного стану атома.

Знання можливих станів електрона в простому атомі, правило Клечковского, принцип Паулі і правило Хунда дозволяють з'ясувати електронну структуру майже будь-якого складного атома.

Кожному можливому станом електрона ватомі відповідає певний набір чотирьох квантових чисел.

Проте вся сукупність можливих станів електронів не обмежується тільки заповненими смугами, отриманими в результаті розщеплення основного стану атома.

Ми називаємо рівнемкожне можливе стан електрона.

У таблиці 8 наведені всі можливі стани електрона в перших чотирьох шарах атома. Кожне стан описано чотирма квантовими числами.

Таким чином, сукупність квантових чисел характеризує можливі станиелектрона в атомі.

Без зовнішнього магнітного поля немає ніякої можливості розділити два можливі стани електрона; кажуть, що стану вироджуються в нерозрізнені.

Вона не залежить від інших квантових чисел, які визначають різні можливістану електрона з однаковою енергією. Такі стани називаються виродженими.

Вона не залежить від інших квантових чисел, які визначають різні можливі стани електрона З однаковою енергією. Такі стани називаються виродженими.

Воснові сучасної мікроскопічної теорії електромагнітних властивостей речовини лежить уявлення про можливі стани електрона у квантовій системі. Стан характеризується хвильовою функцією. Pавномерное розподіл електронів по станам підпорядковуєтьсяквантової статистикою Фермі-Дірака. В теорії атома з'ясовується дискретний ряд можливих значень енергії електрона. У теорії твердого тіла можливі енергетичні рівні утворюють енергетичні зони. Зонна теорія твердих тіл дозволяє зрозуміти поведінку валентнихелектронів в металах і напівпровідниках.

Важливо розуміти, що ці власні функції є хвильовими функціями, які описують всі можливі стани електрона. Якщо електрон знаходиться в деякому власному стані, то говорять, що відповіднестан зайнято електроном.

Отже, квантова механіка із залученням поняття про спині електрона дозволяє точно описати всі можливі стани електрона в простому атомі. Три з них (п, I і т) визначають енергію електрона і його електронне хмара, четверте (s) -властивість електрона володіти спіном.

Pешеніе рівняння Шредінтера для найпростішої системи водородоподобного атома приводить до ряду дискретних зна-чений хвильової функції, що описують можливі стани електрона. Електрони заповнюють лише найбільш частозустрічаються орбіталі з низькими значеннями енергії.

Отже, ми приходимо до висновку, що в твердому або рідкому тілі, складеному з великого числа N однакових частинок, можливі стани електрона являють собою смуги з 2N близьких станів, розділенізонами, в яких відсутні квантові стани і які тому виявляються забороненими для електронів даного тіла.

Pасщепленіе уропней при зближенні атомоп і утворення енергетичного спектру твердого тіла. Pасстояніе між рівнями не відповідаєдійсності. Отже, ми приходимо до висновку, що в твердому або рідкому тілі, що складається з великого числа N однакових частинок, можливі стани електрона являють собою смуги з 2N близьких рівнів, розділені зонами, в яких відсутні квантові стани іякі тому електронів даного тіла.

Якщо тепер врахувати, що незалежно від першої трійки квантових чисел спіновий квантове число може мати одне з двох значень, то загальне число можливих станів електрона в атомі при даному п виявляється вдвічі більшим.

При заданому розташуванні ядер енергія електронів відповідно до законів квантової механіки не може приймати будь-яке значення, а лише деякі певні значення ЕЗ відповідають можливим станам електронів, так само, як це має місце для окремихатомів і молекул.

Рівняння Шредінгера має точне рішення лише для атома водню. В результаті цього рішення математично точно визначені всі можливі стани електрона в атомі водню. Для молекул можливо лише наближене рішення рівнянняШредінгера.

Принцип Паулі, на перший погляд, позначиться на правилі сум (1.21), згідно з яким сума сил осциляторів дорівнює числу електронів в атомній системі. Дійсно, при отриманні правила сум (див. задачу 1.4) ми повинні підсумувати (1.21) по всіх можливихстанам електрона, що знаходиться в самоузгоджених поле атомного залишку. Однак відповідно до принципу Паулі потрібно виключити з цих сум нижні зайняті стану електронів.

Четверте квантове число ст, зване спіновим (від англійського spin), характеризуєобертання електрона навколо власної осі. Кожній комбінації трьох квантових чисел п, I я т, що визначають електронний стан (осередок), необхідно також приписати четверте ст. Описана схема квантових чисел характеризує можливі стани електрона в атомі.

При об'єднанні атомів речовини в кристал валентні електрони коллектівізіруются, утворюючи єдину систему. Електричне поле утворилася іонної решітки періодично, як і положення іонів в ній. Енергетично можливі стани електронів утворюють дозволенізони, відділені один від одного забороненими зонами, які охоплюють стану, які в даних умовах неможливі.

Набагато простіше і в достатній відповідно до дослідними даними стан електронів в складних атомах описується в рамках так званого методуодноелектронного наближення. Цей метод полягає в наступному. Pассматрівают можливі стани електрона в простому атомі, відповідному даного складного. Na із зарядом 11 і одного електрона. Потім ці стани заселяють відповідною кількістю електронів. Врозглянутому випадку можливі стани електрона в простому атомі Na10 заселяються одинадцятьма електронами.

При об'єднанні атомів речовини в кристал валентні електрони коллектівізіруются, утворюючи єдину систему. Електричне поле утворилася іонноїрешітки періодично, як і положення іонів в ній. Енергетично можливі стани електронів утворюють дозволені зони, відділені один від одного забороненими зонами, які охоплюють стану, які в даних умовах неможливі.

Може бути, близькість коефіцієнтаос до одиниці і є поясненням того обставини, що досить грубе, взагалі кажучи, наближення вільних електронів іноді призводить до результатів, цілком задовільно узгоджується з експериментом в тій частині, яка обумовлена ​​характеромрозподілу валентних електронів в металі по енергії. Ця формула повинна давати задовільні результати для металів з невеликим числом валентних електронів, до тих пір поки їх енергія не стане наближатися до значень, характерних для границі областідозволених енергій, межі розглянутої зони Бріллюена. Для цієї області енергій (досить віддаленій від кордонів зони) неважко підрахувати і кількість можливих станів електронів заданої енергії в обсязі (Д /t) 3 простору імпульсів.

Дискретність значень енергії, одержуваних при вирішенні рівняння Шредінгера, має аналогію з розглянутим випадком для струни. Закріпленості струни на кінцях, де амплітуда коливань дорівнює нулю, відповідає зникнення амплітуди електронних хвиль if далеко від ядра. Подібно до того як в закріпленій струні можливі тільки дискретні стану коливань, так і в атомі здійснюються лише дискретні стану можливих станів електрона всередині атома. В атомі утворюються також стоячі електронні хвилі; це позначає, що амплітуда 1) у часі не змінюється.

Як вже було сказано, цей метод базується на припущенні про те, що стан (орбіта) електронів в молекулах представляє щось середнє між станами валентних електронів в атомах, з яких дана молекула утворилася. В іоні Н є всього один електрон; до утворення молекули він міг належати кожному з атомів, тому молекулярна орбіта визначається як лінійна комбінація двох можливих станів електрона при знаходженні його у першого і другого ядер окремо.

Згідно квантовій фізиці поняття координати частинки і її траєкторії є наближеними; вони розмиваються по мірі зменшення маси частинки, про яку йде мова, і зовсім непридатні для опису стану електрона всередині атома. Тому підрахунок інтенсивності випромінювання, що виходить з уявлення про електронні орбітах, повинен бути відкинутий з порога як базований на неправильних уявленнях про атом. Що ж залишається від теорії Бора. Залишається головне: уявлення про дискретному наборі можливих станів електрона в атомі; при цьому в кожному з можливих станів електрон має цілком певну енергію і, отже, не випромінює. Процес випромінювання є перехід електрона з одного допустимого стану в інший, з меншою енергією; звільнилася енергію забирає квант світла; частота останнього визначається законом Планка.

Набагато простіше і в достатній відповідно до дослідними даними стан електронів в складних атомах описується в рамках так званого методу одноелектронного наближення. Цей метод полягає в наступному. Pассматрівают можливі стани електрона в простому атомі, відповідному даного складного. Na із зарядом 11 і одного електрона. Потім ці стани заселяють відповідною кількістю електронів. У розглянутому випадку можливі стани електрона в простому атомі Na10 заселяються одинадцятьма електронами.