WWW.OS.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Научные публикации
 


«R » 10-10 м равномерно заполненную положительно заряженным веществом. Внутри сферы находятся отрицательно заряженные ...»

ТЕОРИЯ АТОМА ВОДОРОДА ПО БОРУ

Атомистические представления о строении вещества получили свое подтверждение

и развитие, прежде всего, в рамках молекулярно-кинетической теории и химии. Анализ

явлений переноса (диффузии, теплопроводности, внутреннего трения) позволил оценить

размеры молекул как 10-10 м. Периодическая система элементов Менделеева поставила

вопрос о единой природе атомов различных химических элементов.

Исследование электрических разрядов в газах показало, что из атомов могут вырываться отрицательно заряженные частицы — электроны, а сам атом при этом превращается в положительно заряженный ион.

Таким образом, встал вопрос о внутренней структуре атомов, сложных систем электрически заряженных частиц.

Первая модель атома принадлежит Томсону. Томсон полагал, что атом представляет собой сферу с радиусом R » 10-10 м равномерно заполненную положительно заряженным веществом. Внутри сферы находятся отрицательно заряженные электроны, которые можно считать точечными зарядами, Рисунок 1. Суммарный положительный и отрицательный заряды совпадают, и атом остается электрически нейтральным.



r R положительный заряд электрон Рисунок 1 На электрон, находящийся на расстоянии r, от центра сферы будет действовать электрическое поле, созданное равномерно заряженным шаром радиуса r. Запишем силу, действующую на электрон e F = -eE = -e r = -kr, 4pe 0 R3 e2 где k =. Под действием такой квазиупругой силы электрон будет совершать 4pe 0 R 3 радиальные колебания с частотой e2 k w= =.

me R 3 me В соответствии с классической электродинамикой электрон, движущийся с ускорением, должен излучать электромагнитные волны. Однако спектр излучения атома Томсона не объясняет спектр излучения атомов, наблюдаемый в экспериментах. Кроме того, эта модель не в состоянии объяснить периодичность химических элементов.

А.Д. Заикин, НГТУ, кафедра ПиТФ 1 Опыты Резерфорда.

Ленард Ф., экспериментируя с пучком электронов, установил, что атом практически прозрачен для пронизывающих его частиц.

Резерфорд Э. с сотрудниками проводил опыты по изучению строения атома, регистрируя рассеяние быстрых a - частиц в веществе. Возникающие при радиоактивном распаде дважды ионизированные атомы гелия (a - частицы) обладают высокой монохроматичностью. Скорости a - частиц при определенном виде распада практически не измены. В опытах Резерфорда скорость составляла ~ 107 м с. a - частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, и ее масса значительно превышает массу электрона.

Траектории высокоскоростных и тяжелых a - частицы при столкновениях с электронами вещества не должны испытывать значительных отклонений. Рассеяние таких частиц позволяет судить о распределении положительных зарядов в атоме.

Схематично опыты Резерфорда представлены на Рисунок 2. Испущенные источником И a - частицы формировались в узкий пучок и направлялись на тонкую (толщиной ~1 мкм) металлическую фольгу Ф. После прохождения фольги частицы визуально регистрировались на флуоресцирующем экране. При попадании на экран a частицы наблюдалась вспышка света.

И Ф

–  –  –

Оказалось, что подавляющее число a - частиц отклонялось на небольшие ~1-30 углы. Отдельные частицы испытывали значительные отклонения достигавшие 1500. На угол, превышающий 900, в среднем отклонялась только одна из 8000 частиц.

Резерфорд сделал вывод, что отклонение на большой угол возможно только вследствие однократного взаимодействия a - частицы и положительного заряда обладающего большой массы и сосредоточенного в ограниченной области пространства.

Величины рассеивающих положительных зарядов, измеренные в опытах с платиновой, серебряной и медной фольгой, соответствовали порядковому номеру этих элементов в периодической таблице. Количественные результаты опытов свидетельствовали, что положительный заряд сосредоточен в области пространства не превышающей размерами 10-14 м.

Основываясь на результатах экспериментов, Резерфорд предложил ядерную модель атома.

А.Д. Заикин, НГТУ, кафедра ПиТФ 2Ядерная (планетарная) модель атома.

Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Ядро сосредоточено в области пространства, линейные размеры которой не превышают 10-14 м. Масса ядра практически равняется массе атома, а заряд равен + Z e, Z — порядковый номер элемента в периодической системе. В области пространства, линейные размеры которой составляют 10-10 м, находятся Z электронов. Атом в целом электрически нейтрален.

Равновесная покоящаяся система точечных электрических зарядов, в отличие от атома, неустойчива. Кулоновские силы и силы гравитационные одинаково изменяются с расстоянием. И та и другая обратно пропорциональны квадрату расстояния. Вместе с тем планетная система устойчива. Устойчивость ее обусловлена вращением планет вокруг Солнца.

Резерфорд предположил, что электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца, Рисунок 3. Таким образом, модель атома стала планетарной.

–  –  –

Линейчатые спектры излучения атомов.

Нагретые твердые тела излучают сплошной спектр. Спектр атомарных разреженных газов состоит из закономерно расположенных узких спектральных линий.

Наличие таких закономерностей говорит о существовании внутренней структуры атомов и в какой-то мере отражает эту структуру.

Линейчатые спектры излучения простейшего атома, состоящего из одного протона и электрона, атома водорода удивительно точно описываются простыми эмпирическими соотношениями. При этом все многообразие спектральных линий можно разбить на серии.

Спектральные линии, расположенные в видимой области спектра и называемые серией Бальмера, удовлетворяют формуле

–  –  –

А.Д. Заикин, НГТУ, кафедра ПиТФ 5 Схема энергетических уровней атома приведена на Рисунок 4. Там же спектральные серии излучения атома водорода поставлены в соответствие энергетическим уровням. Целое число, определяющее энергетический уровень атома, называется главным квантовым числом. Если n = 1, то атом находится в основном состоянии, если n 1 в возбужденном.

Энергия основного уровня атома водорода E1 » -13.55 эВ, а максимальная энергия возбужденного состояния E = 0. Если сообщить электрону энергию E 13.55 эВ, то атом как связанная структура электрона и ядра перестанет существовать. Электрон и ядро будут двигаться независимо друг от друга. Процесс отрыва электрона от атома называется ионизацией, а энергия необходимая для этого энергией ионизации.

Несвязанные электроны, имеющие энергиею E 0, соответствуют состояниям непрерывного энергетического спектра. Квантовые переходы между дискретным и сплошным энергетическим спектрами проявляются в виде сплошного спектра излучения.

Внешнее излучение поглощают, прежде всего, атомы, находящиеся на основном энергетическом уровне. При этом они переходят в возбужденное состояние. Поэтому в спектре поглощения атома водорода присутствует, прежде всего, спектральные линии Лаймана.

Успехи теории атома Бора в приложении к атому водорода очевидны. Однако в настоящее время, очевидно, что она является лишь переходным мостиком от классической физики к квантовой, и имеет преимущественно историческое значение. Внутренние противоречия, заключающиеся в непоследовательном сочетании классических и квантовых законов, не позволили построить теорию многоэлектронных атомов. Даже простейший из них, атом гелия, обладающий двумя электронами, не удалось описать в рамках боровских представлений.

–  –  –



Похожие работы:

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет» А.А. Назаров, С.И. Поникаров ФАКЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ Монография Казань КГТУ УДК 66.074.8:665.194 Назаров А.А. Факельные установки / А.А.Назаров, С.И. Поникаров. Казань: КГТУ, 2010. 118 с.:ил. Рассмотрены основные положения по рациональному сжиганию сбросных газов на факельных установках нефтехимических производств. Дан краткий...»

«БИЛЕТЫ ПО ХИМИИ 10 11 КЛАСС. БИЛЕТ №1 1. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева на основе представлений о строении атомов. Значение периодического закона для развития науки.2. Алканы ряда метана, их общая формула. Метан, электронное и пространственное строение, химические свойства (горение, реакция замещения). БИЛЕТ №2 1. Строение атомов химических элементов на примере элементов второго периода и 4А группы (4 группы главной подгруппы) периодической...»

«С Е Р И Я _ _ У Ч Е Н Ы Е У Н И В Е Р С И Борис Дмитриевич Т Березин Е Т А Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановский государственный химико-технологический университет Серия «Ученые университета» Березин Борис Дмитриевич Биобиблиографический указатель Иваново УДК [016 : 929] : 547 ББК 91.9 : 24.2 Б 484 Составители: Т. А. Агеева, В. В. Ганюшкина Под общ. ред. В. В. Ганюшкиной Руководитель проекта...»

«УДК 681:665.6 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ГРАФИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ПРЕДПРИЯТИЙ Абызгильдин А.Ю., Руднев Н.А. В настоящее время, основным способом описания химикотехнологического процесса является способ, описанный в монографии [1]. По этому способу в начале вычерчивается оборудование, которое проектировщиками буквально копируется с натуры. По существующим рекомендациям, следует все аппараты вычертить в масштабе 1 : 100 с примерным изображением их внутренних устройств...»

«Ю. С. Другов, А. А. Родин АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ПОЧВЫ И ОПАСНЫХ ОТХОДОВ Ю. С. Другов, А. А. Родин АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ПОЧВЫ И ОПАСНЫХ ОТХОДОВ ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО 4-е издание (электронное) Москва БИНОМ. Лаборатория знаний УДК 543 ББК 24.4 Д76 С е р и я о с н о в а н а в 2003 г. Другов Ю. С. Д76 Анализ загрязненной почвы и опасных отходов [Электронный ресурс] : практическое руководство / Ю. С. Другов, А. А. Родин. — 4-е изд. (эл.). — Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 472 с.). — М. :...»



 
2016 www.os.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Научные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.