nekrasovI (1114433), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Энергия ионнзации для этих атомов понимается как энергия, необходимая для удаления н а и м е н е е п р о ч н о связанного электрона, каковым является один из занимающих самые внешние орбиты." Работу отрыва электрона от атома часто выражают путем указания его иониэационного аотенциала.
Под последним понимается то минимальное напряжение электрического поля в вольтах, при котором ускоряемый этим полем свободный электрон становится способным вызывать иони- 4 Ю зацию данного атома (выбнвая его внеш- 4г '4, ни й электрон ) . Например, иониза ционны й потенциал атома водорода равен ! 3,595 в. Ион из ацион ному потенциалу численно равна энергия иониэации, измеряемая в электрон-вол ь т а х (эв), а переход от 3> них к тепловым единицам дается соотношением: эв = 23,06 ккал/моль.
Переводной коэффициент представляет собой энергию моля (т. е. 6,02.10") электронов, приобретаемую нм при прохождении ускоряющего поля с напряжением в 1 в. Таким образом, работы ионизации атомов могут быть по желанию выражены и в тепловых единицах (ккал/моль), и в электрон-вольтах (ЭВ).В4 Ы А Б Рассмотренные выше представления не рнс. п1-20, схемы относнтельпротиворечат простейшим атомным моде- ны* энергетических уровней лям (рис.
П1-!9), а лишь уточняют их. Действительно, распределение электронов по слоям сохраняется в моделях Бора — Зоымерфельда н соответствует приводившемуся в предыдущем параграфе. И те, н другие модели, конечно, не отображают структуру атомов во всей ее сложности. Несомненно, однако, что они все же дают правйльное представление о некоторых основных чертах этой структуры. Именно так и надо их' понимать. «Признание теории снимком, приблизительной копией с объективной реальности, — в этом и состоит материализм» (Л е н и н). >™ ПI. Основнегг пргдстовлгнил о внутреннем строении вещества к недоразумениям, так как в действительиостя ч ы ° с, где с — скорость света, Менее опасно в этом отношении также применяемое для волновых чисел обозначение 9.
Для обозначения см-' иногда вваднт термин «кайзере (К), а для 1000 см-' — «килокайзсрь (кК). 3) Условием равновесия в круговом лвнженни является равенство снл пентробежной и пентростремнтельнай. Длв атома водорода перваа из ннх определяется энергией движения электрона н радиусам окружности, па которой он вращается, вторая— электростатическим притяжением алектрона к ядру.
Если щ — масса электрона Рнс. 111-2Г. Длины вала н енергнн излучения (9,11 ° 10 и г). е — его заряд (4,80 ° 10 ®е абсолютных электростатических еднннп), г— рэанус орбиты н о — скорость электрона, то условие равновесна для атома водорода выражается соотношением шоэ ве вз у нлп щаз г г г Л щог — ° и 2м Величину — 1,054 ° 1О и эрг ° сек — постояяпую Планка — часто обозначают знач- Л 2м ком Л, Сочетание введенного таким образом второго уравнения с предыдущим'позволяет получить лля обоих неизвестных параметров движения электрона уже оп ределенн ые общие решения: Лг 4 з ш 2иез ! и о= — °вЂ” Л л Подстановка в зтн выражения нэвестяых значений констант (и, Л, с, т) приводит к следующим простым расчетным формулам дла радиусов «дозволеняыхь орбит н скоро- стей вращения злы«трона! 2200 о — кгс(сек с (А) обзнэ На орбите с л 1 электрон совершает адан оборот за время порядка 10-'г свк 4) Радиус дерзай электронной орбиты атома водорода входит в т.
и. атомную сисзему единиц: дл н мы (О,БЗ 10-' см), массы (9,! ° 10-ее г), заряда (4,8 ° !О юе абс. ка. ед.), времени (2,42 ° 10«м свк), скорости (2,2 ° 10' си/сгк), ча,стотм (4,1 10 е сек-'), эп е р г н в (4 36 ° 10п зрг, нлн 272 эв, нлп 22 ° 10а см-', ялн 827,2 кинг!моль). Прн рассмотрении атомных объектов в такой (предложенной Х а р три) системе единия уравнения часто асвабождаютса от числовых множителей н приобретают более простой впд. Имел вто одно уравнение с двумя иеязвестнымв (о н г).
еще нельзя сказать а внут. ренней структуре атома воларода ничего определенного. Бор вышел из затруднения, приняв на основе представлений квантовой теории, что момент количества движения (тот) электрона может нзменвться лишь скачк а к н в соответствии с уравнением б 4. Теория водородного агама б) Потенцнальяая энергия двух чвслеино равных разнояменнмх зарядов е, наес ходащяхса яа расстоянии г друг от друга, опредоэиется выражением — —. С другой г Г глаз! еэ стороны, кяяетяческая энергяя ! — ) электрона в атоме водорода равна — (ср. ~ 2) 2г лоп.
3). Так как общая ввергая (Е) слагается яз кинетяческой н потенциальяой, для атома водорода вмеем 65 Е 2г г 2г Велячяна светового кванта (Ли). отвечающего перескоку электрона в атоме водороде с одяой орбиты яа другую, опредачяется разностью энергий его начального (Еи) я конечнщ о (Еи) состояяяй: е' ез ез / 1 1 ! Лч Ее Ек" +— 2ги 2г„ 2 ( г„ ги ) Замева г его общим вмраженяем (доп.
3) лает Полстановка значений констант прнводат уравнение длв частот колебаянй к следую- щему расчетному виду: I! 1Ч в 3,30 ° 10'з ~ — —— (лй лй) Наконев. соотяошеняе Зм = с (ср. П 4 2) позволяет перейта от частот к длинам волн. Есля выражать ях в ангстремах, то расчетная форма уравнения приобретает вял: и и Няже в качестве примера сопоставлены вмчнсленяые по послеляей формуле я экспериментально определеняые длним волн основиых ляавя серна Бальмера ( ° ангстремах): Лив4и На Н Н На Теория: 6644 Ю4В 4ЭЗВ 4094 Оиыт: 6466 ЕМ! 4446 МШ 2пгегт /1 1 т Ф! 1Ч Е 1,44 ° 10'г — — — = 314 возбуждения, отвечаюуравяеняе последовательно Пусть, например, требуется рассчитать энергии щие линзам серая Бальмера (ни 2).
Подставляв в ии о 3, 4, б, б, получям: Ливия ° ...., На Нб ввергая эаэау1кдеиия. яиа.г... 44 вэ Нт На 66 Га Приведенное сопоставленяе показывает. что теории водородного атома даже в ее простеяшей форме дает прекрасно согласующнеся с опытом результаты. б) Сравнительно недавно янфракраеная часть водородного спектра была азучена более детально.
Обнаружены две дополнительные ливан первой серна н по одной во второй я третьей сервах. Впервме выявлена отвечающая перескоку электрояа на орбиту с а б четвертая вяфракрасная серая, представленнаа линней с дляной волям !23684 А (т. е. уже бсьтее 0,01 км). Энергяа такого излученян составлает лишь 2,3 клал(г-атом, 7) Приводившееся выше теоретяческое вмраженне для Лч позволает проязаодать разлнчные прнблвжеяные расчеты, связанные с нзмененяем э н е р г е т н ч е с к о г о состоя ня я атома водорода.
Вводи в уравненае множятель 1,44 ° 10'г, служащий длн перехода от эргов ва олин атом к якая на грамм-атом, получаем 7!!. Основные яраг)станлаг[ил о внутреннем строении вещества Как видно уже нз приведенного ряда цифр, по мере удаления электрона от ядра р з з и н ц а между знергнямн последовательного возбужденна быстро у м е н ьша ется. Зтнм н обусловлено наблюдаюшеесн в спектре водорода быстрое сближение отдельных .тнннй прн подходе к г р а н н ц е се р н н (ср. рнс. П!-2!). Сама подобная граница соответствует ни = оо, т. е.
полному отрыву электрона от ядра нлн номинации атома. В зависимости от ла соответствующие значения энергии будут, очевидно, разлнчнымн. Наиболее важна нз ннх энергия, отвечаю%на нормальному исходному состоянию атома (л 1), которая обычно н указывается под названием энергии ион нзацнн. Энспернментальное ее определение из границы ультрафиолетовой серии приводит к значению 313,6 ккал, почти не отличающемуся от вычисляемого по приведенной выше теоретической формуле (314 клал). Величина зта, под названием р н д бе р г (Ву), яногда принимается за едвннцу энергии. Она равна половине атомной единицы (доп. 4).
8) Длн отрыва последн его электрона от атомного ядра с зарядом Я требуется затратить в 2т раэ больше энергии, чем для ноннэации атома водорода. По расчету на грамм-атом зта энергия равна 3!3,6 Ла клал. Радиусы К-слоев в сложных атомах относится друг к другу, кан обратные значения зарядов ядер, т. е, с возрастанием атомного номера элемента последовательно уменьшаются. Однако даже у наиболее тяи елых атомов они все еще в сотни раз превышают собственные размеры атомных ядер.
9) Находнщийсн в электрическом поле элентрои отталкнваетсв от отрнцатель- НОГО ПОЛЮСа Н ПРНтятинаЕтеи К ПОЛО7КитЕЛЬЦОМУ. ЕСЛН Е вЂ” РаэицетЬ ПОтЕНЦНаЛОВ УСКО- ряюшего поля (в н), то создаваемая нм скорость электрона определяетсн соотношением о = 600 УЕ км(сен. Следовательно, меняя напряжение, можно сообщать элен- трону определенные сноростн, а тем самым н определенные величины кинетической энергии. Полезно запомнить следующее энергетическое соотношение между злектроявольтамн н волновымн чнсламн (доп. 2»; ! зе = 8066 см-г. !О) Соотношение между числовыми значениями ноннзацнонных потенциалов н энергий ноннзацнн наглядно показано на рнс 111.28, Приводимые в литературе 'значения ноянзацнонных потенциалов, как правило, относятсв к 0'К.
Приближенный пересчет соответствующих нм энергий ноннзацнн на 26'С может быть осуществлен путем Ю л(мдга Рис. И(-%. Иоинзацнонныа потенциалы н энергии иоиизации. добавления к приводимым значениям по 0,07 зн (нлн 1,8 ннал(моль) на наждый отрываемый электрон. 11) Ниже в качестве примера даются значения энергий ноннзацнн (эе), отвечающих последовательному отрыву электронов нз внешних элентронных слоев атомов инертных газов. Главное квантовое число слоев указано прн обозначении элемента. цтрыааанын зааитрои 1!1 !Ч Ч Ч[1 Ч[!! Ч[ 1 11 24,561 54,463 шлш а!.67 ал %.% 15,7% 27,62 462% 59.79 16.996 24.% 36.9 (52,1) 12, Мт % Л 323 И5,46) !9,746 (%,62) (29.73) (43,73) Не (и 1) Ые (и 2) Аг (и 3) Кг (и 4) Ха (и 5! Ци (и 6) (296,6) (237,9) 1%,9 ИЗ ам (169.6] [127,3) (%,О) (Ие.а) (%,Л (ГИЛ) 126,3 157.91 тз.о шл (65,9) (79.6) (%,9! [63.3) (55,0 [66,В) Все цифры приводятся с тем числом знаков, ноторое отвечает предполагаемой точности их определенна нз спектров нлн расчетным путем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
