Напишем:


✔ Реферат от 200 руб.
✔ Контрольную от 200 руб.
✔ Курсовую от 500 руб.
✔ Решим задачу от 20 руб.
✔ Дипломную работу от 3000 руб.
✔ Другие виды работ по договоренности.

Узнать стоимость!

Не интересно!

 

 

 

Природа электрона

В начале XX столетия стало очевидным, что законы классической физики не подходят для описания движения элементарных частиц. В 1924 г. французский физик-теоретик Луи Виктор де Бройль  установил волновой характер электрона и доказал его  двойственную (корпускулярно-волновую) природу.

Состояние любой частицы может быть охарактеризовано её массой, зарядом и энергией, а состояние волны — её длиной и частотой колебаний. Де Бройль нашёл, что энергия электрона (Е) обратно пропорциональна квадрату длины его волны (l2), и связал эти величины уравнением  E = 1/l2, которое показывает, что  чем меньше длина волны, тем больше энергия электрона, и тем дальше он находится от ядра.

Де Бройль, используя уравнение Эйнштейна (Е=mc2), установил, что для каждой частицы  массой m , движущейся со скоростью υ справедливо равенство:


                                          ,  где h — постоянная Планка.

Из уравнения видно, что электрон, находящийся в состоянии покоя, имеет бесконечно большую длину волны (следовательно, минимальную энергию), и что длина волны уменьшается с увеличением скорости движения электрона и его энергии.

Волновой характер движущихся электронов был экспериментально подтверждён опытами американского учёного К. Дж. Девиссона и английского учёного Дж. П. Томсона.

В 1925-1927 г. Гейзенберг выдвинул принцип «неопределённости», согласно которому нельзя в одно и то же время знать скорость движения электрона и место его нахождения в атоме. Он показал также невозможность точного определения  энергии системы в тот или иной момент времени.

Из наличия у электрона волновых свойств и принципа «неопределённости» был сделан вывод об отсутствии у него траектории полёта и высказано соображение, что электрон, двигаясь в поле ядра, образует отрицательно заряженное облако, которое было названо орбиталью.

При описании состояния микрочастиц необходимо учитывать не только их волновую природу, но и вероятностный характер значений физических величин. Распределение электронной плотности вокруг ядра математически выражается некоторой функцией координат электрона (x, y, z). Она называется волновой функцией (ψ) или пси-функцией.

В 1926 г. австрийским учёным Э. Шредингером было представлено уравнение, которое связывало энергию электрона с его волновой функцией. Для атома водорода, являющегося  стационарной, не изменяющейся во времени системой, где электрон движется в центральном поле, создаваемом протоном,  уравнение Шредингера имеет вид:

 


Сама функция ψ представляет собой амплитуду вероятности и её модуль физического смысла не имеет (т.к. может быть величиной и положительной и отрицательной). Физический смысл имеет  квадрат этой функции (y2), он характеризует вероятность нахождения электрона (электронную плотность) в данной точке.

Под электронной орбиталью понимают ту часть пространства в поле ядра, где сосредоточено более 90% электронной плотности. С этих позиций нет смысла говорить, что электрон движется вокруг ядра; принято выражение: электрон находится на определённой орбитали.

Уравнение Шредингера позволило математически описать состояние электронов в атоме с помощью квантовых чисел. Не вникая в суть математического аппарата, мы попытаемся понять их физический смысл и представить распределение электронов в различных атомах.

 

Предыдущие материалы: Следующие материалы: