04. Какова структура атома?

Строение атома можно представить с помощью плоской модели (Рис. 1.1), являющейся упрощением пространственной модели атома, разработанной Бором в 1913 г.

Рис. 1.1. Плоская модель атома кремния

В такой модели атом состоит из ядра и некоторого числа электронов, вращающихся вокруг ядра но определенным орбитам. Ядро имеет относительно большую массу и положительный заряд, электрон - малую массу и отрицательный заряд. Положительный заряд ядра и отрицательный заряд всех вращающихся вокруг этого ядра электронов находятся в равновесии, и изолированный атом в нормальном состоянии электрически нейтрален. Суммарный заряд электронов в атоме определяется атомным числом элемента. Орбиты, по которым вращаются электроны, называемые орбитами или оболочками, точно определены, и ни один электрон в атоме не может вращаться и пространстве между оболочками. Оболочки обозначают последовательно, начиная от ядра, буквами К, L, M, N. Оболочка К может содержать до двух электронов, L - до 8, M до 18 и т.д. Па каждой следующей могут находиться электроны лишь и том случае, если предыдущие оболочки заполнены. Только последняя, внешняя, так называемая валентная оболочка, может быть не заполнена. Находящиеся на ней электроны называют валентными. Валентная оболочка определяет химические свойства элемента. Ядро вместе с заполненными, оболочками образует постоянную часть атома, не подвергающуюся изменениям в химических процессах при изменениях температуры и протекании тока. С каждой оболочкой связана определенная энергия вращающихся на ней электронов. Чем дальше от ядра находится электрон, тем больше его энергия. Наибольшей энергией обладают валентные электроны.

Сообщая электронам энергию извне (температура, излучение), можно вызвать их переходы на оболочки с более высокими энергетическими уровнями. Атом с электронами, находящимися на более высоких энергетических уровнях, называется возбужденным атомом. Такое состояние является неустойчивым - электрон, возвращаясь па низший энергетический уровень, отдаст приобретенную энергию в виде кванта энергии излучения. Определенная доза подводимой извне энергии может сделать электрон независимым от сил притяжения ядра. Атом, лишенный электрона, называется положительным ионом. Процесс возникновения ионов называется ионизацией. Существует обратное явление - соединение нона с электроном, называемое рекомбинацией.

05. Что такое диаграмма энергетических уровней атома?

Это диаграмма (Рис. 1.2), представляющая энергетические свойства данного атома, называемая также зонной моделью атома.

Рис. 1.2. Зонная модель атома

Для каждого слоя K, L, М ... на этой диаграмме указывается численное значение энергии электронов, находящихся в этом слое (зоне). Энергия выражается в электрон-вольтах [эВ]. Один электронвольт соответствует работе электрона при преодолении разности потенциалов, равной 1 В. Диаграмма энергетических уровней отражает законы квантовой механики, из которых следует, что каждый энергетический уровень может быть занят определенным числом электронов. Слой К содержит один энергетический уровень, слон L - два находящихся рядом уровня (s - внутренний, требует для заполнения двух электронов, р - внешний - шести электронов), М - три уровня (s, p, d) и т.д. Представленная на Рис. 1.2. диаграмма относится только к одиночному изолированному атому. Если атом находится в близком соседстве с другими атомами, например в твердом теле, то диаграмма энергетических уровней изменяется.