16. Понятие о квантовой механике.

Квантовая волновая механика изучает законы движения микрообъектов в силовых полях. Главной особенностью квантовой механики является ее вероятностный статистический характер: она дает возможность находить вероятность того или иного значения некоторой физической величины. Микрочастицы движутся по своим законам, их природа носит двойной характер – волново-корпускулярный дуализм(Первым де Бройль предположил,что движение частиц связано с распространением волны,но не учёл влияние силового поля).Но все частицы находятся в поле действия опр.сил.Так е в атоме движутся в централно-симметрич.поле,для кот. Потенц.э. зависит только от расстояния до ядра.Шрёдингер вывел волновое уравнение, которое описывает поведение электрона в атоме,находит стац.состояние,значение энергии.Из решения уравнения Шрёдингера вытекает понятие «орбиталь»–собств.ф-ция отражает вероятность нахождения е в какой-то части атомного пространства. Состояние е хар-ют квантовые числа(nlm), кот имеют опр. знач и задают форму орбитали,ее энергию,ориентацию в простр-ве.Квантовые числа.n– глав кв число (=1,2,3…+∞)целое,опр-ет осн.св-во е-его энергию в поле ядра,=Nэнерг ур,=Nпериода. ↑n-↑радиус орбиты,энергия е.L– (0 доn-1)орбит(побоч)кВ.число- опр-ет мех.момент е,обусл.движ.вокруг ядра,форму эл облака,=подуровню.m_e- магн кв число (-L.. 0.. +L)- проекция орбит.мех. и магн.моментов на направление магн.поля,хар-ет ориентацию орбитали в пр-ве.-спиновое кв число,отвечает за вращение е вокруг своей оси(-+1/2)Законы распределения.1.Прин Паули. В атоме не может быть двух е с одинак знач всех 4 кв чисел.2.Прин наим энергии.В атоме е в первую очередь занимают орбитали с наименьшей энергией (т.е. ближе к ядру).3. Прав Гунда.На вырожденных орбиталях е располагаются так, чтобы суммарноеsбылоmax. (вырожденная – орбиталь, характеризующаяся одной и той же энергией).

17. Многоэлектонные атомы и периодический закон.

В сложных атомах на данный eвлияет не только ядро, но и все имеющиеся е. Каждый е отталкивается от всех остальных электронов в соответствии с законом Кулоном, а потому все волновые функции взаимозависимы. Расчет энергии уровней и распределения электронной плотности в принципе может быть проведен на основе решения уравнения Шрёдингера для многих частиц. Однако точное решение подобных уравнений неизвестно. Результаты приближенными методами 1. Многоэлектронность сказывается только на радиальной части волновой функции и не влияет на угловое распределение электронной плотности.2. В многоэлектронном атоме состояние электрона, так же как и в атоме водорода, однозначно определяется значениями квантовых чисел .3. Энергия е определяется (в отличие от атома водорода) значениями главного и побочного квантовых чисел..4. Энергия орбиталей меняется от атома к атому в зависимости от порядкового номера элемента.

Для каждого атома в принципе возможно неограниченное число отдель­ных состояний, различающихся по своей энергии. Среди них с наи­меньшей энергией - невозбужденным. Все ост энерг состояния с большим запасом энергии- возбужденны­ми. Для перевода атома из нормального состояния в возбужденное необходимо сообщить ему некоторую энергию — энергию возбуждения.Орбитали в многоэлектронных атомах не сильно отличаются от орбиталей атома водорода (эти орбитали называют водородоподобными). Гл отличие - некоторая их сжатость из-за большего ЗЯ.для многоэлектронных атомов найдено, что для каж энерг ур (при данном значении главного квантового числа n) происходит расщепление на подуровни. Энергия е зависит уже не только от n, но и от орбитального квантового числа l. Она увеличивается в ряду s-, p-, d-, f-орбиталей .

Существование химических элементов с их специфическими свойствами связано с квантовыми закономерностями, соглас­но которым структура электронной оболочки атома в нормальном состоянии однозначно определяется зарядом ядра или порядковым номером элемента в Периодической системе.

Для высоких энергетических уровней различия в энергиях подуровней достаточно велики, так что один уровень может проникать в другой.Заселениеат орбиталей для многоэлектронного атома в основном (то есть энергетически наиболее выгодном) состоянии происходит в соответствии с определенными правилами.Принцип минимума энергиие сначала занимают вакантные орбитали с наим.энергию. 1s < 2s < 2 p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f 5d < 6p < 7s < 5f 6d< 7р...Атом водорода имеет один е, кот м.б. на любой орбитали. Однако, в основном состоянии он должен занимать 1s-орбиталь, имеющую самую низкую энергию.Имеются Э вставной декады,у кот.заполняется 3d(Sc-Zn)&4d(Y-Cd)&6d(Ac)и лантаноиды(4fОказалось, что у одних элементов более низкую энергию имеет 4f-, а у др - 5d.Принцип Паули, кот ограничивает число е, кот м.б. на одной орбитали. Согласно принципу Паули:в атоме не должно быть двух электронов с одинаковыми четырьмя квантовыми числами, на любой орбитали может находиться не более двух е с противоположные спинами.Правило Гунда: заселение орбиталей, относящихся к одному и тому же энерг подуровню, начинается одиночными е с параллельными спинами, и лишь после с противоположными спинами.особенности заполнения электронных слоев и оболочек атомов1.Nпериода =maxзнач гл кв числа для Э данного периода, т.е. начало каждого периода совпадает с началом нового электронного слоя.2.Каж период начинается с Э (водорода и щелочных металлов,завершается благородным газом.3.У типических Э¹и элементов гл подгрупп следующих по вертикали, заполняются либо внеш­ниеns-орбитали (IA- и ИА-группы), либо внешние пр-орбитали (IIIА — VIIIА- группы).У элементов побочных подгрупп (группы В), включая побочную подгруппу VIII группы***, происходит заполнение внутреннихd-орбиталей.4.Для лантаноидов и актиноидов характерно заполнение глубинных (n— 2)/- орбиталей (соответственно 4/- и 5/орбиталей). Поэтому лантаноиды и актиноиды относят к /-элементам.5.Для элементов-аналогов наблюдается одинаковое число электронов на одно­именных орбиталях при разных значгл кван числа. Поэтому физический смысл Периодического закона заключается в периодическом изменении свойств элементов в результате периодически возобновляющихся сходных элект­ронных оболочек атомов при последовательном возрастании значений главного квантового числа.Периодический закон.

Существование хим Э с их специф св-ми связано с кв зак-тями, согласно кот структура эл оболочки атома в норм состоянии однозначно опр-ся ЗЯ или порN Э в Период системе.Период закон был сформулирован Д. И. Менделеевым в следующем виде (1871): «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».В наст время: «свойства хим Э, а также формы и св-ва образуемых ими пр в-в и соединений находятся в период зависимости от величины ЗЯ их атомов».Особенность-выражен таблично