Пример 2.
При бомбардировке нейтронами изотопов
B
и
Mn
выделяется частица
и образуются изотопы
Li
и
V.
Составьте в полной и сокращенной формах
уравнения протекающих ядерных реакций.
Решение.
При записи уравнения ядерной реакции в левой части пишут вступающие в реакцию ядра, в правой продукты реакции. При этом следует учитывать законы сохранения заряда и массы частиц. Массы электронов и позитронов не учитываются. Уравнения ядерных реакций:
1.
B
+
n
=
Li
+
He,
2.
Mn
+
n
=
V
+
He.
Суммы массовых чисел и зарядов в левой и правой частях равны:
1. 10 + 1 = 7 + 4, 5 + 0 = 3 + 2,
2. 55 + 1 = 52 + 4, 25 + 0 = 23 + 2.
При сокращенной записи уравнения вначале указывают символ исходного ядра, в скобках пишут бомбардирующую частицу и образующуюся частицу, а за скобками символ получающегося ядра:
1.
B
(n, )
Li,
2.
Mn
(n, )
V.
Пример 3.
Электрон в атоме характеризуется набором квантовых чисел: n = 3, l = 1, ml = 0. Какая форма записи отражает энергетическое состояние электрона?
Решение.
Квантовая химия атомов и молекул состояние каждого электрона описывает волновой функцией , называемой атомной орбиталью и характеризуемой набором квантовых чисел. Волновая функция выводится из уравнения Шредингера, а квантовые числа входят в это уравнения в виде целочисленных параметров. Квантовые числа принимают следующие значения:
n = 1, 2, 3, 4, …7;
l = 0, 1 ,2, 3, … (n 1)
ml
= 0,
1,
2, …
l;
ms
=
1/2.
Главное квантовое число n характеризует энергию электрона на энергетическом уровне и размер электронного облака, орбитали. При n = 3 электрон находится на третьем энергетическом уровне. При записи электронной формулы главное квантовое число пишется цифрой.
Орбитальное квантовое число l характеризует энергию электрона на энергетическом подуровне, определяет значение орбитального момента количества движения электрона и форму электронного облака. Орбитальное квантовое число при записи электронной формулы пишется буквой. При l = 0, s-подуровень; l = 1, p-подуровень; l = 2, d-подуровень; l = 3, f-подуровень. Соответственно электроны этих подуровней называются s-, p-, d-, f-электронами. По условию задачи l = 1, это p-электрон.
Магнитное квантовое число ml определяет пространственную ориентацию атомной орбитали в магнитном поле и принимает при данном l – (2l + 1) значений. s-состоянию (l = 0) отвечает всегда только одна орбиталь; p-состоянию (l = 1) три орбитали с одинаковой энергией; d-состоянию (l = 2) пять орбиталей и f-состоянию (l = 3) семь орбиталей с одинаковой энергией. В условии задачи l = 1, этому состоянию отвечают три орбитали: px, py, pz, соответственно координатным осям.
Итак, запись, отражающая энергетическое состояние электрона при n = 3, l = 1, ml = 0, будет иметь вид 3pz.
Четыре квантовых числа полностью характеризуют состояние электрона в атоме. Они определяют энергию электрона, его размер и форму, спиновый момент количества движения электрона. При переходе электрона с одной орбитали на другую меняются квантовые числа, соответственно меняется состояние электрона в атоме.