ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Атом водорода из "Введение в физическое металловедение " Главное квантовое ч сло п численно равно п в теории Бора и является мерой энергии электронного состояния. Отрицательная энергия также обратно пропорциональна Чтобы перевести электрон из состояния с меньшим значением п в состояние с большим его значением, необходимо затратить определенную работу. Величина электронного облака возрастает по мере увеличения значения п подобно тому, как при этом увеличиваются размеры орбиты согласно теории Бора. [c.17] Побочное квантовое число I может принимать любые значения от О до (п —1), однако состояние, при котором / = О, не является состоянием покоя электрона. Это такое состояние, находясь в котором электрон при движении не дает результирующего углового момента. Для краткости состояния, характеризующиеся значениями 1=0, 1, 2, 3, названы 8, р, (1 я /-состояниями, а величина главного квантового числа п указывается цифрой, стоящей перед обозначением I. Например, выражение (Зй) означает, что атом имеет один электрон в состоянии, для которого / г = 3 и / = 2. [c.17] состояние электрона в атоме водорода определяется четырьмя. квантовыми числами п, I, ГП1, и пр ичем каждое возможное состояние имеет свою собственную характерную форму электронного облака. Электронное облако для -состояний обладает сферической симметрией и имеет п — 1 сферических узлов. Узел — это та область, где амплитуда колебаний равна нулю. Следовательно, узел в электронном облаке означает область, где вероятность нахождения электрона равна нулю. [c.18] Принцип Паули был вначале выведен эмпирически, а позднее связан с волновой механикой соответствующими допущениями о форме волновых функций. Этот принцип имеет большое значение, потому что, ограничивая число электронов в данном состоянии, он приводит к концепции о полных группах и подгруппах электронов, что объясняет периодическое повторение свойств С увеличением атомного номера в таблице Менделеева. Принцип запрета применим также к молекулам и к другим группам атомов, в которых электроны занимают квантовые энергетические состояния. При этом во всех случаях не может быть бо лее одно го электрона в со стояиии, определяемом всеми квантовыми числами, включая и спиновое квантовое число. [c.20] Для понимания строения металлов и сплавов достаточно рассмотреть изменение только первых двух квантовых чисел п а I. В табл. 2 приведены электронные структуры для нормальных состояний атомов элементов периодической системы. [c.23] Следует особо подчеркнуть, что электронные структуры элементов, приведенные в табл. 2, относятся к свободным атомам, а не к атомам твердых или жидких тел. Позднее будет показано, что твердые металлы имеют электроны в состояниях, образованных из состояний внешних электронных оболочек свободных атомов, однако распределение их иное, чем в свободных атомах. [c.24] В ионных соединениях один атом присоединяет к себе электрон другого атома. Наиболее типичным примером является соединение НаС1, у которого каждый атом натрия, отдавая один слабо связанный электрон, образует устойчивый октет, в то время как каждый атом хлора имеет семь валентных электронов и образует октет, принимая еш,е один электрон. [c.24] Таким образом, в данном случае химическое взаимодействие осуществляется путем передачи валентного электрона от атома натрия к атому хлора, в результате чего у каждого атома образуется октет. Такие соединения называются полярными или ионными. [c.24] Квантовая механика приводит также к мысли о существовании еще одного вида связи, известного как резонансная с в я 3 ь. [c.25] Из органической хим и известно, что некоторые соединения (например, бензол) ведут себя так, как будто они обладают двумя различными структурами (динамическая изометрия). Волновая механика объясняет это следук щим образом если вещество может иметь две или несколько электронных конфигураций, то наименьшая энергия не соответствует какому-либо одному. состоянию, а является линейной комбинацией функций отдельных состояний. Это иногда выражается так молекула как бы вибрирует с большой частотой между отдельными состояниями, так что в среднем она находится в каком-то промежуточном состоянии. Однако при этом можно легко впасть в заблуждение, поэтому лучше рассматривать молекулу как находящуюся в новом состоянии, являющемся характеристикой процесса резонанса, который приводит к образованию нового вида молекулы со своей собственной формой электронного облака и со свойствами, отличны.ми от свойств структур, между которыми осуществляется резонанс. Резонансная связь интересна тем, что она предполагает в некоторых определенных соединениях возможность существования отдельных электронов, которые не связаны с индивидуальными связями, а принадлежат всей молекуле и перемещаются внутри нее. Эта подвиж ность представляет интерес в связи с тем, что, как будет показано на стр. 32, она теоретически соответствует связям в металлах вследствие наличия сил подобной же природы. [c.25] ИЛИ М-единица была принята равной 1,00202 А. Так как эта единица ие сколько больше истинного ангстрема, то величины, выраженные в йХ-едини цах, следует умножать на 1,00202, чтобы получить значения этих величин выраженные в истинных ангстремах. [c.26] Б Некоторых кристаллах силы, связывающие атомы между собой, по своей природе являются в основном гомеополярными или ковалентными. Типичный пример — структура алмаза, в которой, как видно из рис. 5, каждый атом углерода окружен четырьмя другим И, образующими тетраэдр. В данном случае каждый атом углерода, имея по четыре валентных электрона, делит по одному из них с каждым из четырех соседей, так что за исключением атомов, располагающихся на поверхности, каждый атом образует октет валентных электронов посредством образования просты х ко1валентных овязей, каждая из которых обеспечивается двумя электронами с противоположными спинами. [c.28] Прид1енение волновой механики показывает, что электроны с энергиями меньше 1 2 не могут испариться из одномерного твердого тела, однако если ширина потециального барьера составляет величину порядка длины волны электрона, то электроны с низкой энергией проникают сквозь потенциальные барьеры, пройти через которые считается невозможным, исходя из представлений классической механики это явление известно под названием туннельного эффекта. [c.29] Согласно представлени ям волнов ой механик , электроны со сравнительно низкой энергией могут перемещаться вдоль одномерного твердого тела и здесь нет большой разницы. между электронами второй и третьей группы, о которых говорилось выше. [c.30] Вернуться к основной статье