Лекции по квантовой механике. Розман Г.А. - 145 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

145
äèÿ- ñíîâà ïðîäîëæàåòñÿ çàïîëíåíèå 3d  ñîñòîÿíèÿ â Ì  îáîëî÷êå. Òà-
êàÿ æå ñèòóàöèÿ ïîâòîðÿåòñÿ ó íèêåëÿ ñ åãî 28 ýëåêòðîíàìè:
2862
4333
sdpsKL
, ãäå äëÿ êðàòêîñòè çàïèñè ïîëíîñòüþ çàïîëíåííûå îáî-
ëî÷êè îòîáðàæåíû èõ ñèìâîëàìè. Ñëîé 3d îêàçàëñÿ çàïîëíåííûì íå ïîë-
íîñòüþ, íî â ñèëó ýíåðãåòè÷åñêîé âûãîäíîñòè íà÷àëîñü çàïîëíåíèå ñîñòî-
ÿíèÿ 4s. Îäíàêî, óæå ó ñëåäóþùåãî ýëåìåíòà ìåäè (ñ 29 ýëåêòðîíàìè)
ïðîèñõîäèò åùå áîëüøåå íàðóøåíèå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè:
11062
4333
sdpsKL
. Ïîäîáíûå ñèòóàöèè ìû âñòðå÷àåì è äàëåå ó ýëåìåí-
òîâ ðóáèäèÿ è ñòðîíöèÿ, ó êîòîðûõ îáîëî÷êà N îêàçûâàåòñÿ íåçàïîëíåí-
íîé, à óæå íà÷èíàåòñÿ çàïîëíåíèå îáîëî÷êè Î. Åùå îäíî êðóïíîå îòêëî-
íåíèå îò èäåàëüíîñòè çàïîëíåíèÿ ñîñòîÿíèé ýëåêòðîíîâ íà÷èíàåòñÿ â
òàê íàçûâàåìîé ãðóïïå ðåäêîçåìåëüíûõ ýëåìåíòîâ, êîòîðàÿ íà÷èíàåòñÿ ñ
ýëåìåíòà ëàíòàíà, ïîýòîìó âñÿ ãðóïïà ýëåìåíòîâ íàçûâàåòñÿ ëàíòàíîèäà-
ìè (57-71). Ñóùåñòâóåò åùå îäíà ãðóïïà ýëåìåíòîâ ñ îäèíàêîâûìè õèìè-
÷åñêèìè ñâîéñòâàìè. Ïåðâûì ýëåìåíòîì òàêîé ãðóïïû ýëåìåíòîâ ÿâëÿåò-
ñÿ àêòèíèé (89), âñÿ ãðóïïà ïîëó÷èëà íàçâàíèå àêòèíîèäû. È ó ëàíòàíîè-
äîâ è ó àêòèíîèäîâ ñîîòâåòñòâåííî ïîñòîÿííîå ÷èñëî ýëåêòðîíîâ íà âíåø-
íåì ñëîå, èìåííî ïîýòîìó îíè ïðîÿâëÿþò îäèíàêîâûå õèìè÷åñêèå ñâîé-
ñòâà. Îòñþäà ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî õèìè÷åñêèå ñâîéñòâ (â òîì ÷èñëå
âàëåíòíîñòü) îïðåäåëÿåòñÿ ýëåêòðîíàìè âî âíåøíåì ñëîå(íèæå ìû óòî÷-
íèì ïðèðîäó õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé). Ê àêòèíîèäàì îòíîñÿòñÿ íå òîëüêî èìå-
þùèåñÿ íà Çåìëå ýëåìåíòû, íî òàêæå è òðàíñóðàíîâûå ýëåìåíòû, ïîëó÷åí-
íûå ó÷åíûìè â ýêñïåðèìåíòàõ ñ ýëåìåíòàðíûìè ÷àñòèöàìè.
Ïîñòðîåííàÿ íàìè êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêàÿ èíòåðïðåòàöèÿ ðàñïîëî-
æåíèÿ ýëåìåíòîâ â òàáëèöå Ä.È. Ìåíäåëååâà, êîíå÷íî, ÿâëÿåòñÿ ïðèáëè-
æåííîé. Íàïðèìåð, ìû íå ó÷èòûâàëè âçàèìîäåéñòâèå ýëåêòðîíîâ ìåæäó
ñîáîé, íå òîëüêî ýëåêòðè÷åñêîå, íî è ìàãíèòíîå. Êîíå÷íî, ýòî îïðåäåëèò
áîëåå òîíêèå ýôôåêòû â ñâîéñòâàõ ýëåìåíòîâ, íî íå íàðóøèò ïðèíöèïè-
àëüíî ïîñòðîåííóþ íàìè êàðòèíó.
äèÿ- ñíîâà ïðîäîëæàåòñÿ çàïîëíåíèå 3d – ñîñòîÿíèÿ â Ì – îáîëî÷êå. Òà-
êàÿ æå ñèòóàöèÿ ïîâòîðÿåòñÿ ó íèêåëÿ ñ åãî 28 ýëåêòðîíàìè:
 KL3s 2 3 p 6 3d 8 4 s 2 , ãäå äëÿ êðàòêîñòè çàïèñè ïîëíîñòüþ çàïîëíåííûå îáî-
ëî÷êè îòîáðàæåíû èõ ñèìâîëàìè. Ñëîé 3d îêàçàëñÿ çàïîëíåííûì íå ïîë-
íîñòüþ, íî â ñèëó ýíåðãåòè÷åñêîé âûãîäíîñòè íà÷àëîñü çàïîëíåíèå ñîñòî-
ÿíèÿ 4s. Îäíàêî, óæå ó ñëåäóþùåãî ýëåìåíòà ìåäè (ñ 29 ýëåêòðîíàìè)
ïðîèñõîäèò åùå áîëüøåå “íàðóøåíèå” ïîñëåäîâàòåëüíîñòè:
 KL3s 2 3 p 6 3d 10 4 s1 . Ïîäîáíûå ñèòóàöèè ìû âñòðå÷àåì è äàëåå ó ýëåìåí-
òîâ ðóáèäèÿ è ñòðîíöèÿ, ó êîòîðûõ îáîëî÷êà N îêàçûâàåòñÿ íåçàïîëíåí-
íîé, à óæå íà÷èíàåòñÿ çàïîëíåíèå îáîëî÷êè Î. Åùå îäíî êðóïíîå îòêëî-
íåíèå îò “èäåàëüíîñòè” çàïîëíåíèÿ ñîñòîÿíèé ýëåêòðîíîâ íà÷èíàåòñÿ â
òàê íàçûâàåìîé ãðóïïå ðåäêîçåìåëüíûõ ýëåìåíòîâ, êîòîðàÿ íà÷èíàåòñÿ ñ
ýëåìåíòà ëàíòàíà, ïîýòîìó âñÿ ãðóïïà ýëåìåíòîâ íàçûâàåòñÿ ëàíòàíîèäà-
ìè (57-71). Ñóùåñòâóåò åùå îäíà ãðóïïà ýëåìåíòîâ ñ îäèíàêîâûìè õèìè-
÷åñêèìè ñâîéñòâàìè. Ïåðâûì ýëåìåíòîì òàêîé ãðóïïû ýëåìåíòîâ ÿâëÿåò-
ñÿ àêòèíèé (89), âñÿ ãðóïïà ïîëó÷èëà íàçâàíèå àêòèíîèäû. È ó ëàíòàíîè-
äîâ è ó àêòèíîèäîâ ñîîòâåòñòâåííî ïîñòîÿííîå ÷èñëî ýëåêòðîíîâ íà âíåø-
íåì ñëîå, èìåííî ïîýòîìó îíè ïðîÿâëÿþò îäèíàêîâûå õèìè÷åñêèå ñâîé-
ñòâà. Îòñþäà ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî õèìè÷åñêèå ñâîéñòâ (â òîì ÷èñëå
âàëåíòíîñòü) îïðåäåëÿåòñÿ ýëåêòðîíàìè âî âíåøíåì ñëîå(íèæå ìû óòî÷-
íèì ïðèðîäó õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé). Ê àêòèíîèäàì îòíîñÿòñÿ íå òîëüêî èìå-
þùèåñÿ íà Çåìëå ýëåìåíòû, íî òàêæå è òðàíñóðàíîâûå ýëåìåíòû, ïîëó÷åí-
íûå ó÷åíûìè â ýêñïåðèìåíòàõ ñ ýëåìåíòàðíûìè ÷àñòèöàìè.
      Ïîñòðîåííàÿ íàìè êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêàÿ èíòåðïðåòàöèÿ ðàñïîëî-
æåíèÿ ýëåìåíòîâ â òàáëèöå Ä.È. Ìåíäåëååâà, êîíå÷íî, ÿâëÿåòñÿ ïðèáëè-
æåííîé. Íàïðèìåð, ìû íå ó÷èòûâàëè âçàèìîäåéñòâèå ýëåêòðîíîâ ìåæäó
ñîáîé, íå òîëüêî ýëåêòðè÷åñêîå, íî è ìàãíèòíîå. Êîíå÷íî, ýòî îïðåäåëèò
áîëåå òîíêèå ýôôåêòû â ñâîéñòâàõ ýëåìåíòîâ, íî íå íàðóøèò ïðèíöèïè-
àëüíî ïîñòðîåííóþ íàìè êàðòèíó.




                                     145