Строение атома

Эксперименты, подтверждающие
сложное строение атома.

1. Иоганн Бальмер, 1885 г.

Наблюдал с помощью

2. Х. Гейгер, Э. Марсден, 1911 г.

Изучали рассеяние частиц
при их

Наблюдали частицы,
рассеянные под углами ,
что возможно лишь при взаимодействии

Дж.Дж.Томсон
(1903 г.) :
атом - положительный шар радиусом

Эрнест Резерфорд
(1911 г.):
вокруг положительного ядра
с зарядом

Теория атома водорода

Нильс Бор, 1913 г.

Первый постулат : существуют

Второй постулат (правило частот):
при переходе атома из одного стационарного состояния

Частота излучаемых
(поглощаемых) спектральных
линий

длина волны спектральных линий

Дискретность значений
энергии атомов экспери-
ментально доказана
при изучении методом
задерживающего потенциала
столкновения

Опыты Д. Франка и Г. Герца

Электроны, сталкиваясь
с атомами Hg, теряют

Минимальная энергия, которую
может поглотить атом Hg в
основном состоянии, равна 4,86

Задача.

Используя теорию Бора, рассчи-
тать энергию атома водорода в
стационарных состояниях.

Первый постулат

Решая систему (1-2), получим:

радиус ой орбиты электрона

радиус первой
орбиты;

и скорость электрона

Полная энергия атома

кинетическая энергия электрона

потенциальная энергия взаимодейст-вия ядра и электрона

Учитывая,что

получим

Используя (3), запишем энергию
атома водорода для ого
стационарного состояния

Энергия атома

Возбужденные
состояния

Основное
состояние

Спектр атома водорода ( по Н. Бору )

R – постоянная Ридберга;

Линии объединяют в серии.
Границы серии определяют

- Лаймана ( УФ )

- Бальмера (видимая)

- Пашена

- Брэкета

- Пфунда

Серии спектральных

Атом водорода в квантовой механике

стационарное уравнение Шредингера.

Потенциальная энергия взаимодействия

При решении уравнения (3) для электрона в центральноcиммет-ричном поле используют cфери-ческую

2) вектор момента импульса электрона имеет такие ориентации в пространстве, при

3)энергия электрона в атоме водорода квантуется

радиальное квантовое число.

Обозначив ,

главное квантовое число.

Оно определяет энергетические
уровни электрона в атоме:

Электрон “размазан” по объему атома.
Плотность электронного облака
определяет вероятность

1S m=0

2S m=0

2p m=0

2p m=1

Состояния электрона в атоме:

s - cостояние;

p – состояние;

d - состояние;

f -

Исследуя на экстремум

получим,что вероятность обнаружить электрон на расстоянии от ядра –

Правило отбора

Ограничивает число возможных переходов электронов в атоме, определяющих излучение

С учетом правила отбора
получим переходы для:

серии Лаймана

серии Бальмера

Схема переходов электрона в атоме водорода

s p d f

Спин электрона

О. Штерн, В. Герлах (1922г.) подтвердили прос-транственное квантование в

С. Гаудсмит и Дж. Уленбек (1925г.)
предположили наличие у электрона,
кроме

Спин микрочастицы

- квантовая величина,
не имеет классического
аналога,

Из выводов квантовой механики следует: c п и н к в

Принцип Паули

В. Паули (1925г.): в любом атоме
не может быть

Квантовые числа, определяющие
состояние электрона в атоме:

главное

орбитальное

магнитное

спиновое

Периодическая система элементов

Д.И. Менделеев ( 1869 г.)

Периодичность свойств химических
элементов

Положения теории периодической системы:
порядковый номер элемента равен числу электронов в

Электронный слой образуют электроны
с одинаковым значением главного
квантового числа :

К

Электронное состояние
обозначают символами

Состояния с одинаковыми
эквивалентны.

Число эквивалентных
состояний z :

Какой элемент?

Рентгеновские спектры

В. Рентген ( 1895г.)

граница сплошного
(тормозного) спектра;

длина волны
линии характеристического
спектра.

закон Мозли,

постоянная экранирования.

Лазеры

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Н.Басов,А.Прохоров,Ч.Таунс (1964г.)

При неравновесном состоянии

Электроны при разряде возбуждают
атомы , которые сталкиваются
с атомами и