Д.В. Сивухин - Общий курс физики. Том 5. Атомная и ядерная физика (1121281), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Каждый период периодической системы начинается со щелочного металла, в электронной конфигурации которого имеется только один наружный э-электрон. Из всех элементов атомы щелочных металлов обладают наименьшими ионизационными потенциалами. Поэтому эти атомы легко могут отдавать наружные е-электроны и присоединять их к атомам других элементов. Этим объясняется большая химическая активность щелочных металлов. Каждый период заканчивается атомом благородных газов Не, Ме, Аг, Кг, Хе, Вп.
У этих атомов (за исключением Не) наружная э — р-оболочка состоит из восьми электронов, образующих особенно компактную, симметричную и прочно связанную систему. Поэтому у атомов благородных газов ионизационные потенциалы максимальны. Этим и объясняется их химическая пассивность они не вступают (или практически не вступают) в химические соединения с другими атомами.
Наоборот, элементы соседней седьмой группы периодической системы фтор, хлор, бром, иод — химически очень активны. Это потому, что у них наружная э — р-оболочка состоит из семи электронов и может быть легко дополнена до замкнутой оболочки путем присоединения недостающего восьмого электрона. Каждый полупериод периодической системы заканчивается так называемыми переходными элемшетами, обведенными в табл. 4 штриховыми рамками. Это триады: 1железо, кобальт, никель), (рутений, родий, пвлладий), (номий, иридий, платина), помещаемые обычно в одну клетку периодической сисгемы. Особого внимания заслуживают 14 элементов от церия до лютеция включительно, называемые редк ми эе лами или лантанидами.
В них происходит заполнение внутренней 47'-оболочки. Поскольку при этом наружные оболочки практически остаются без изменения, все элементы редких земель обладают весьма близкими химическими свойствами, и поэтому их трудно отделить один от другого. Нантаниды в звбл. 4 обведены сплошной рамкой. Представляет интерес история открытия элемента 72 (сафния). Этот элемент до 1922 г. не был известен, но место для него ошибочно оставляли среди редких земель. Однако Бор указал., что по теоретическим соображениям элементы редких земель должны заканчиваться 71-м элементом (лютецием), а элемент 72 по химическим свойствам должен быть аналогом циркония (лб = 40). После этого указания его стали искать и действительно обнаружили в циркониевых рудах.
5 48) Рентгеновские лучи 285 Подобно лантанидам ведут себя актиноиды. Так называют 14 элементов, большинство из когорых получено искусственно. Это— элементы от торня до лоуреисия включительно. В табл. 4 они также обведены сплошной рамкой. В них происходит заполнение внутренней 57"-оболочки, в то время как наружные оболочки практически остаются незатронутыми. Поэтому, как и лантаниды, актиниды обладают весьма близкими химическими свойсгвами. Мы оборвали периодическую систему на элементе 109, искусственно полученном к настоящему времени. Это, конечно, не означает, что в дальнейшем не могут быть получены элементы с ббльшими атомными номерами.
7. Успехи теории периодической системы химических элементов несомненны. Однако необходимо иметь в виду и принципиальные недостатки существующей теории. Один из них был уже указан в п.2. Добавим к нему следующее. Электроны в каждой оболочке атома характеризуются орбитальными квантовыми числами Е Это нредполагает сохранение числового значения орбитального момента количества движения для каждого электрона. Но закон сохранения момента количества движения справедлив для частицы, движущейся в центральнаси метричном силовом поле, и не имеет места в других случаях. Поле же, в котором движется электрон в атоме, создается ядром н остальными электронами.
Оно не обладает сферической симметрией. Даже в случае одного наружного электрона, когда все внутренние оболочки заполнены, сферическая симметрия получается в результате квантовомеханического усреднения. В уравнение же Шредингера, определяющее движение электронов, входит не усредненная потенциальная энергия, а потенциальная энергия, понимаемая классически, как функция координат всех (точечных) электронов (см. 8 21, п. 3). 8 48. Рентгеновские лучи 1.
Рентгеновские лучи в рентгеновских трубках получаются при торможении ускоренных электронов на аноде (в старых трубках на антикатоде; см. т. П1, 8 117). Волновые свойства рентгеновских лучей были установлены в 1912 г. Пауз и его сотрудниками Фридрихом (1883-1968) и Книппингом (1883 — 1935), осуществившими дифракцию этих лучей в кристаллах (см. т. Ю, 8 61). Еще раньше, в 1905 г... Баркла (1877 — 1944) устано- Эо",г вил, что если рентгеновские лучи действительно являются волнами, то эти волны должны быть поперечными. В опыте Баркла пучок рентгеновских лучей Я (рис.86) Рг рассеивался на теле А. Наличие рассеяния обнаруживалось с помощью ионизационной камеры рентгеновские лучи, попадая в камеру, производили ионизацню воздуха, делая его проводящим.
Рассеянное под углом 90' излучение попадало на тело В и вновь рассеивалось. Оказалось., [Гл. ЪЧ Атомные системы со многими злентронлми 286 что интенсивность вновь рассеянного излучения в направлении ВС, перпендикулярном к плоскости ЯАВ, равна нулю, тогда как в других направлениях, в частности в направлении ВО, антипараллельном ЯА, рассеяние происходило. На основании этого Баркла и заключил, что рентгеновские волны, если рентгеновское излучение действительно состоит из них, должны быть поперечными. В самом деле, если волны попсречны, то электрический вектор в падающем луче ЯА и возбужденные им колебания электронов в теле А можно разложить по направлениям АВ и ВС. Первые колебания, в направлении АВ, излучения нс дадут, так как колеблющийся электрон нс излучает в направлении его колебаний.
К телу В дойдет только волна с электрическим вектором, параллельным ВС. Она возбудит колебания электронов в том же направлении. Следовательно, излучения в направлении ВС не возникнет. Разумеется, рентгеновские лучи в опытах Баркла должны были обладать достаточной жесткостью, чтобы на своем пути в воздухе не испытывать заметного поглощения. Для этого напряжение на трубке должно быть достаточно высоким. По той же причине тела А и В делались нз материала с мшелым атомным номером е' (уголь в опытах Баркла).
Иначе при высоких напряжениях на трубке в случае больших еб получилось бы собственное характеристическое излучение (см. ниже) и притом значительной интенсивности. Уголь, парафин и пр. дают слабое и мягкое собственное излучение, поглощающееся в воздухе на пути уже в несколько сантиметров, а потому не мешающее постановке опыта. 2. Баркла же установил, что рентгеновское излучение, исходящее из антикатода трубки, состоит из двух частей. Одна из них есть тормозное излучение, возникающее при торможении электронов в антикатоде.
Его свойства совершенно не зависят от материала антикатода. Свойства другого существенно определяются материалом, из которого состоит антикатод. Рентгеновское излучение Баркла характеризовал его жесткостью, т. е. способностью проходить через различные вещества. Точная количественная характеристика стала возможной только после опыта Лауэ, упоминавшегося выше, когда были разработаны методы рентгеновской спектроскопии, позволившие измерять длины волн рентгеновского излучения (см. т.
1Ъ', 8 61). Тормозное излучение дает сплоитой спектр. По аналогии с белым светом его называют также бел м рентгеяовсним излучением. В сторону длинных волн интенсивность тормозного излучения спадает полого и аснмптотически стремится к нулю. Со стороны коротких волн сплошной спектр обрывается резко (см. рис, 5). Как уже подробно указывалось в 8 2, такая особенность сплошного рентгеновского излучения об ьясняется его квантовой природой. Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра определяется формулой (2.6). Она совершенно не зависит от материала анода (антикатода), а определяется только напряжением на трубке. Вообще, относительное распределение энергии по длинам волн в спектре тормозного рентгеновского з 48) Рентгеновские лучи 287 мого вещества. Характеристическое излучение появляется только после того, как напряжение на трубке начинает превосходить некоторое определенное значение, зависящее лишь от материала анода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
