Строение атома и периодическая система элементов. Хови А.М. - 21 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

21
Óãëîâàÿ ÷àñòü s-îðáèòàëè (l=0) ñôåðè÷åñêè ñèììåòðè÷íà îòíîñèòåëüíî ÿäðà
è åå ãðàíè÷íàÿ ïîâåðõíîñòü (øàðîâàÿ) èìååò ïîñòîÿííûé çíàê. Ýòî îçíà÷àåò,
÷òî s-îðáèòàëü âñåãäà ëèáî ïîëîæèòåëüíà, ëèáî îòðèöàòåëüíà (ðèñ.17,à).
Äëÿ ýëåêòðîíîâ ñ l>0 .å. p-,d- è f- ýëåêòðîíîâ) óãëîâûå ÷àñòè âîëíîâîé
ôóíêöèè óæå íå ïîñòîÿííû è ðàñïðåäåëåíèå ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè íå îáëà-
äàåò ñôåðè÷åñêîé ñèììåòðèåé, êàê ó s-ýëåêòðîíà. Êðîìå òîãî, åñëè s-îðáè-
òàëü íå ìåíÿåò ñâîåãî çíàêà (îíà âñåãäà ëèáî ïîëîæèòåëüíà, ëèáî îòðèöàòåëüíà,
ðèñ.17à), òî äëÿ ð-îðáèòàëè ñóùåñòâóåò îäíà ñìåíà çíàêà, è ýòî ïðîèñõîäèò
ïðè ïåðåñå÷åíèè îðáèòàëè óçëîâîé ïëîñêîñòüþ (ðèñ.18). Êàæäàÿ ÷àñòü ð-îð-
áèòàëè íàçûâàåòñÿ äîëåé. Çíàêè äîëåé ð-îðáèòàëè ðàçëè÷íû (îäíà - ïîëîæè-
òåëüíàÿ, îáû÷íî çàøòðèõîâàííàÿ, äðóãàÿ îòðèöàòåëüíàÿ ñì. ðèñ.17á). Óçëîâàÿ
ïëîñêîñòü ñîîòâåòñòâóåò óçëó ïîïåðå÷íîé âîëíû (ðèñ.19).
×èñëî îðáèòàëåé, îáëàäàþùèõ îäèíàêîâîé ýíåðãèåé, îïðåäåëÿåòñÿ
÷èñëîì çíà÷åíèé, êîòîðûå ïðèíèìàåò ìàãíèòíîå êâàíòîâîå ÷èñëî m
l
.
Òàê, ïðè l=0, m
l
ðàâíî íóëþ. Ñëåäîâàòåëüíî, ñóùåñòâóåò òîëüêî îäíà s-
îðáèòàëü è ãîâîðÿò, ÷òî îíà îäíîêðàòíî âûðîæäåíà. Äëÿ ð-îðáèòàëè
l=1, ñëåäîâàòåëüíî, ìàãíèòíîå êâàíòîâîå m
l
÷èñëî ïðèíèìàåò òðè çíà-
÷åíèÿ: +1,0,-1. Ýòî çíà÷èò, ÷òî ñóùåñòâóþò òðè ð-îðáèòàëè, îäèíàêî-
âûå ïî ôîðìå è îáëàäàþùèå îäèíàêîâîé ýíåðãèåé. Èõ îòëè÷èå
çàêëþ÷àåòñÿ â ðàçëè÷íîì íàïðàâëåíèè â ïðîñòðàíñòâå (ðèñ.20). Ïðè ýòîì
ãîâîðÿò, ÷òî ð-îðáèòàëü òðåõêðàòíî âûðîæäåíà.
Ðèñ. 17 Äâà ñïîñîáà ïðåäñòàâëåíèÿ ôàçû âîëíîâîé ôóíêöèè.  êà÷åñòâå
ïðèìåðîâ ïðèâåäåíû 1s-îðáèòàëü, äëÿ êîòîðîé íå ñóùåñòâóåò èçìåíå-
íèÿ çíàêà âîëíîâîé ôóíêöèè (à) è 2p-îðáèòàëü (â äàííîì ñëó÷àå 2p
z
), äëÿ
êîòîðîé ñóùåñòâóåò îäíî èçìåíåíèå çíàêà (á)
   Óãëîâàÿ ÷àñòü s-îðáèòàëè (l=0) ñôåðè÷åñêè ñèììåòðè÷íà îòíîñèòåëüíî ÿäðà
è åå ãðàíè÷íàÿ ïîâåðõíîñòü (øàðîâàÿ) èìååò ïîñòîÿííûé çíàê. Ýòî îçíà÷àåò,
÷òî s-îðáèòàëü âñåãäà ëèáî ïîëîæèòåëüíà, ëèáî îòðèöàòåëüíà (ðèñ.17,à).




Ðèñ. 17 Äâà ñïîñîáà ïðåäñòàâëåíèÿ ôàçû âîëíîâîé ôóíêöèè.  êà÷åñòâå
 ïðèìåðîâ ïðèâåäåíû 1s-îðáèòàëü, äëÿ êîòîðîé íå ñóùåñòâóåò èçìåíå-
íèÿ çíàêà âîëíîâîé ôóíêöèè (à) è 2p-îðáèòàëü (â äàííîì ñëó÷àå 2pz), äëÿ
            êîòîðîé ñóùåñòâóåò îäíî èçìåíåíèå çíàêà (á)
   Äëÿ ýëåêòðîíîâ ñ l>0 (ò.å. p-,d- è f- ýëåêòðîíîâ) óãëîâûå ÷àñòè âîëíîâîé
ôóíêöèè óæå íå ïîñòîÿííû è ðàñïðåäåëåíèå ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè íå îáëà-
äàåò ñôåðè÷åñêîé ñèììåòðèåé, êàê ó s-ýëåêòðîíà. Êðîìå òîãî, åñëè s-îðáè-
òàëü íå ìåíÿåò ñâîåãî çíàêà (îíà âñåãäà ëèáî ïîëîæèòåëüíà, ëèáî îòðèöàòåëüíà,
ðèñ.17à), òî äëÿ ð-îðáèòàëè ñóùåñòâóåò îäíà ñìåíà çíàêà, è ýòî ïðîèñõîäèò
ïðè ïåðåñå÷åíèè îðáèòàëè óçëîâîé ïëîñêîñòüþ (ðèñ.18). Êàæäàÿ ÷àñòü ð-îð-
áèòàëè íàçûâàåòñÿ äîëåé. Çíàêè äîëåé ð-îðáèòàëè ðàçëè÷íû (îäíà - ïîëîæè-
òåëüíàÿ, îáû÷íî çàøòðèõîâàííàÿ, äðóãàÿ – îòðèöàòåëüíàÿ ñì. ðèñ.17á). Óçëîâàÿ
ïëîñêîñòü ñîîòâåòñòâóåò óçëó ïîïåðå÷íîé âîëíû (ðèñ.19).
   ×èñëî îðáèòàëåé, îáëàäàþùèõ îäèíàêîâîé ýíåðãèåé, îïðåäåëÿåòñÿ
÷èñëîì çíà÷åíèé, êîòîðûå ïðèíèìàåò ìàãíèòíîå êâàíòîâîå ÷èñëî ml.
Òàê, ïðè l=0, ml ðàâíî íóëþ. Ñëåäîâàòåëüíî, ñóùåñòâóåò òîëüêî îäíà s-
îðáèòàëü è ãîâîðÿò, ÷òî îíà îäíîêðàòíî âûðîæäåíà. Äëÿ ð-îðáèòàëè
l=1, ñëåäîâàòåëüíî, ìàãíèòíîå êâàíòîâîå ml ÷èñëî ïðèíèìàåò òðè çíà-
÷åíèÿ: +1,0,-1. Ýòî çíà÷èò, ÷òî ñóùåñòâóþò òðè ð-îðáèòàëè, îäèíàêî-
âûå ïî ôîðìå è îáëàäàþùèå îäèíàêîâîé ýíåðãèåé. Èõ îòëè÷èå
çàêëþ÷àåòñÿ â ðàçëè÷íîì íàïðàâëåíèè â ïðîñòðàíñòâå (ðèñ.20). Ïðè ýòîì
ãîâîðÿò, ÷òî ð-îðáèòàëü òðåõêðàòíî âûðîæäåíà.

                                                                          21