Г. Кребс - Основы кристаллохимии неорганических соединений, страница 2

|1ри этом о!(а3алось' !]то с : п.е,где/, _ всегдацелое ч]{сло.,"' --||одставляя в последнюю формулу приведенноеполучим массу электрона6пт\ао,1!строен11е!.5. Распределение электронов в атомах!вленрте интерференцр1и рентгеновских луней в кристаллахобусловлено в3аип,{одействиешт эле1{тро1{ов с электро\{агнитнь]м!1оле\,1 рентгеновского и3лучения. |1о данг1ь1м интенсивност]',1 рассеяннь1х рентгеновских луней мо}кно сделать вь1водь1 о рас-преде_лении электронов в кристалле.1,76' 108 кцлон|е*!122,4,ля кристалла поваренной соли распределение электроннойплот1{ости вдоль прямой, соединяющей атомь: натрия и хлора'пока3ано на рис' 1.2. |1одобньте исследования показьтвают' чтоэлектронь| находятся преимущественно поблизости от атомнь|хядер и что вероятность обнару>кения электро[{а при увеличениирасстояния от ядра убьтвает по экспоненциальному закону.,0ьР и с. 1.2.

Распределение элект_ронной плотности в кристалле{'2поваренной€троениеэлектроннь|х оболочек2.1. 3нергетические уровпи алектроновэлектронов в14нформашия о возмох{нь1х 3начениях энергииг.). €хема(1913атоме 6й, ,''у,ена из опь1тов Франка и |ершаб'такого опь1та пока3ана на рис. 2,1 , а,соли вдоль лини11'соеди_няющей атомьг натрия ихлос1-]т[а+ра [1!.|1оскольку атомь1 совер1пают тепловь|е колебания' максимумь|кривой, приведенной на рис.

1.2, оказьтваются на самом делеразмь1ть1ми' что сильно 3атрудняет практическое и3учение распределения электронов.р=1!'!'' рп,со12х4,9вРис.2]..а-схемаопытаФранка-[ершапоопределению.энергииво3.оу*й*'," атомов; 5 _ криьая зависимости-анодного тока ' от потенциаласЁтки при давлении паров ртути | лм ртп' сп'катод| 3 _ зона свечения'1 _ анод; 2- раскаленныйтриоде находятся. парь| ртути при давлении около| мм рй. спт' 3начале при увеличении напрях(ения на сетке ве_личина анодного тока во3растает.

Фднако, когда напрях(ение ста_новится больше 4,9 в, ток ре3ко уменьшается' так как электронь|'4,9 ов, передают свою кинетическую энергиюначиная с энергии_Батомам ртути.этом случае электронь! не м1гут преодолеть про__тивополо}кное по знаку напря)кение -1 в на участке сеткаизлу'на6людаетсяотсеткианод' а в непосредстве;ной близостичение ультрафйолетовых лучей. 14злунение это монохроматическое с'длийо{| волнь1 х : 25з6 А.

|!ри дальней1||ем увеличениипотенциала на сетке ход кривой анодного тока повторяется и втриоде появляются новь|е зоньт свечения.в\4!(€троент;е электронных оболочек1еперь умень1пим давление паров в установке Франка*[ершадля пони)кения вероятности столкновения электронов с атомамиртути и увеличенпя длины свободного пробега 5лектрона, чтобьтэлектрон 3а г{ериод ме)кду столкновениями мог приобрести боль11|ую энергию. 1огда при напря}кении на сетке 10,38 в мох(нонаблюдать резкий рост анодноЁо тока (рис.2.2, ,, в;'- 1.* *,."рия в колбе.|1ри этом их электронь1 приходят в такое х<е возбу>кденное состояние' как у\ в парах натрия в бунзеновской горелке,где атомь1 возбух<даются термически.

|1ри возвращении электронав обьтчное состояние изл учается точно такое )ке количество энерг|1|1 ц наблюдается флуор есцентное излучение >{{елтого цвета.Р и с. 2.3. €хема опь!та по наблюдению,_.|ин]:; :_колба.!.альнейтгшую информашиюфлуоресшенш!;и паров натрия.об уровнях энергииэлектро}]овв атомах мо)кно получить при и3учени!1 спектров. Бодород, в атоме кот0рого имеется л и1шь один электрон, обладает спектром простейтшего типа. 8го спектральг]ьте линии мо)к1{о сгруппировать вотдельнт,1е серии, пр}т чем по мере прибли:кен11я к так назьтваештот}Рис. 2.2.

аатомовртути;-бсхема устройства для и3мерения потенц|1ала ]|они3ации_криваязависимостиа}{одного токаграг1ице серииэтил|1н'4и сгущаются (рис. 2.4).от поте}{ц!.]ала сеткиеопись1ваемом опь1те на анод по отно1пению к катоду подаетсяотрицательньтй потенциал' то к аноду могут двигаться толькот.

е. ионьт Ё9+, так чт0 энер_гия 10,38 ,6 соответствует энерги|т \4о\1,изации атома'волньт ФднБ.врем-елно наблюдается и3лучение света с длиной ртути.2,:: 1203 А.Фба эти опь|та пока3ь1вают' что электронь1 в атомах п{огутиметь ли1пь определеннь1е дискретнь1е значения энергии }1 чтоэта. энергия мо}кет и3лучаться только в виде квантов определе!]ной_ частотьт.

3ту насъоту мо)к}{о найти и3 соотно[!]ения' опреде"цяющего энергию кванта: Ё : |у,где /сп0с!т|оянная [/ланкауниве'рс^альной_ постоянной, знанениекоторой в систепле1у3:.."с$це) равно 6,607. 10'? эре|сек.!,искретньтй ха!актер во3мо}кнь1х значений энерги]{ электро-?000поло)кит^ельно 3аря)кеннь1е частиць1'Рис.т6[ранишасери1{50003000А2.4. !'лт:ттьт волт: линий серии Бальмера для атома водорода'€ рия, ле>кащая в основном в видр:мой1 сбласти спектра, бьтлае3ц9рвйе и3учена Бальмером.

!ругие серии 6ьтли сбнаруж€г]ь|3 днфракрасной и уль трафиолетовой областях спектра позд}]еедд1м1ном, |1атпеном, Бреккетом и ||фунлом. Аля длиньт вол}]ь|соотка>кАоЁт л|\ни|| спектра водорода справедливо следующеец6ц6Ёт.|€|на.в атоме подтвер)кдаетс' так}ке следующим опь1том поре3онанс_ной-флуоресценции (рис. 2.3).|[ри помощи линзь| бесцветное пламя бунзеновской горелкттпроецируется на колбу, 3аполненную парами натрия. 3атемв пламя вносят ътатрий, в результате чего в колбе пояЁляется свечение )келтого цвета.

3то значит' что энергияфотонов, отвечаю_щих )келтому цвету пламени горелки' поглощается ато\,1ами нат-$Бэтошт соотно1пенитт|т:&н* _^! 1Рн2"\_;т1\_тт)так назь1ваемая поспоянная Рн0береадля водорода (соответствующие константь1 для других элементовотл',аютс" от'&н не3начительно' примерно на \0уо); пт - целоечисло' которое является характеристическим для данной серии(например, значения тп : |, 2, 3, 4, 5 отве.тают соответственно16€троеншеэло!строннь!х\7оболочекэлектрона с одного уровня на другой свя3ан с поглощением светаопределенной длины волнь]. |[ри этом границе серии соответствует иони3ация атома' что мох(но подтвердить опь|тами' аналогич_нь1ми исследованиям Франка и |ерца.ььо о1000020000Бсли атомь1 содер>кат несколько электронов' то ихкю000Р\40000т500ш Ё.|х6оооо6б{?0000в0 000о90000Рис.''[|2.6.

Алины волн линийс.2.5. (хема термов для атома водорода.|('сери::{-Ё:!оу:#:цР.,2" (#Аз_#)этой формульт следует' что электрон в атоме мо}кет находитьсятолько на определеннь1х уровнях энергии (рис. 2.5) и переход*=*р*:*_ |)"(+_+)'р_7,4)2(+_+)ках<дого данного элемента 1(-серия отвечает наиболее коротким длинам волн, т. е. соответствует переходам г1а наиболее глу_6окий уровень' на котором электрон находится на наимень[шемрасстоянйи от ядра._€ледует обрат:тть внимание на то обстоятельство' что в формулу для 1(-серии входит не полная величина 3аряда ядра' а1.

3то объясняется тем' что притягиваю3начение' близкое к 2наядращее действиерассматриваемьтй электрон экранируетсядругим электроном. Б случае [-серии действие 3аряда яАРаеще больтлим числом электронов (рис. 2.7).экранируется_|1ервуюмодель атома и его электроннь1х оболочек в 1913 г.предло)кил датский физик Бор. |1ри этом Бор считал' что элек_трон вращается вокруг ядра по круговьтм орбитам, для которь|хсправедливь1 следующие соотно|шения:!,лясериям Ааймана, Бальмера, |!агпена, Бреккета и |1фунла); пдругое целое число' /п < псхэ, а 2порядковь]й ттомер элемента-(для водорода 2 : 1, для соответствующей серии иона ге_лия Ёе+ 2:2 и т. А.). 1огда в соответст1ии с фо|му;1ой Ё:: Ас|\,, а так.)ке по приведенному вь]1ше соотно11]ениюдля|/,='-Б полуними }1-серий для атомов.вольфрама'ставить формулами:для [-сериии(-, |_щего рентгеновский спектр вольфрама, 3ти серии обозначают6уквами|, }1 и т.

д.- Рсли (, ка)кдойсерии выделить линию с наибольш.тей длинойдляволны' то в соответствии с правилом 1у1озли (1912) 3ависимостьэтой длинь: волны от порядкового номера элемента 2 мох<но преддляРспектрь1становятся слох(!1ее. Фтносительно простая закономерность наблюдается только в рентгеновских спектрах. ?акие спектрь] такх(есостоят из отдельнь|х серий, как это видно и3 рис.

2.6, изобра>хаю'_2-13901в€троенше'1) центростремительная сила равна электростатической'силс:взаимодействия заряда электрона с зарядом ядратт1о2г2) момент количества двих{ения электрона определяетсявег|ствомгп0г:ра_п|ьолектроннь!х оболоцек193то доказьтвает' что поведение электронов мо}кет опись1ваться как с кор_пускулярной, так и с волновой точек 3рения.3то полох<ение бь1ло выска3а}|о в 1924 г. де Бройлем' а описацньтй выш1е опь|т по интерференции (дифракции) электронов'бьтл вьтполнен в 1926 г. !,евиссоном и д}кермером. Болновуюприроду имеют идр.угие элемептарные частиць|. 1ак, [1терну и3стерману удалось наблюдать явление дифракции пучка протонов.электро}]ь1 дают типичную лифракционную картину.тт''-+1т!масса электро}]а' €1,€233^рядь{ эле1{трона или соответстве]|нсгдеядра, г{.,-радиус орбитьт,- ско_й-постоят.т:таярость электрона,[!,пагтка.Ёетруднопонять'однако'!{т'одвих<ущттт}ся по орбг:те электрон до"|!_}ке].{ непрерь1в1'о излучать энерги}0.Рис'' Фболочечнаяатома.2.7модель|еория Бора нит<ак не объясттялаотсутствие такого излучеР]ия' и суэле](тро!|ществованиеустойнивьтхньтх орбит в ней просто постулирова-':ось.