Пространственное распределение - электрон
Cтраница 4
Это схематически показано на рис. 15.6. Спектр с частотами vK ( M. BpaIi, соответствующими переходу с одного колебательного уровня на другой, состоит из группы очень близких линий, определяемых различными сопутствующими вращательными переходами. В видимой и ультрафиолетовой областях спектра энергии фотонов достаточно для осуществления переходов молекулы между различными электронными энергетическими уровнями. Каждому такому уровню соответствует определенное пространственное распределение электронов, принадлежащих атомам, составляющим молекулы, или, как говорят, определенная конфигурация электронов, обладающая некоторой дискретной энергией. Переходы между такими электронно-колебательными уровнями приводят к возникновению электронно-колебательного спектра молекулы ( рис. 15.7), характеризуемого частотой зл - Кол отдельной линии. [46]
Ярким примером является теория валентной связи Гайтлера-Лондона. Согласно этой теории валентная связь создается двумя электронами в синглетном спиновом состоянии. Состояние с суммарным спином нуль ( S - 0) называется синглетным, в этом состоянии спины двух электронов ориентированы в противоположные стороны. Состояние с суммарным спином единица ( S 1) называется триплетным, в этом состоянии спины двух электронов одинаково ориентированы. Суммарный спин двух валентных электронов жестко связан с пространственным распределением электронов. Действительно, согласно принципу Паули, в одной точке пространства не могут находиться одновременно два электрона в одинаковом спиновом состоянии. Это означает, что в синглетном состоянии два валентных электрона могут одновременно находиться в пространстве между двумя атомами, а в триплет-ном состоянии это запрещено принципом Паули. [47]
Во-первых, обратим внимание на то, что из-за большого различия масс ядер и электронов ( Мь т) характер движения этих частиц существенно отличен. Ядра в кристаллах совершают колебания относительно некоторых положений равновесия. Электроны же участвуют в поступательно-вращательном движении. Каждое изменение положения ядер приводит к практически мгновенному установлению нового пространственного распределения электронов. При медленном движении ядра электроны увлекаются за ним, в результате чего сохраняется целостность атома. В то же время, в силу инерционности, ядро не следует за движением каждого электрона. Оно движется в усредненном поле всех электронов. [48]
 |
Стоячие волны, соответствующие различным орбиталям. [49] |
Шредингера, имеющие физический смысл, а также на том, каким образом эти квантовые числа характеризуют строение атома. Каждое решение волнового уравнения, отвечающее конкретной комбинации значений квантовых чисел п, I и т, описывает определенные свойства электрона в атоме. Например, при значениях квантовых чисел п 1, / 0, m О получается решение, соответствующее самому низкому из возможных энергетических состояний электрона в атоме, называемому его основным состоянием. Поскольку разрешенными являются лишь некоторые значения квантовых чисел, энергия электрона оказывается квантованной, как это и должно быть в соответствии с моделью Бора. Каждому решению волнового уравнения отвечает электронная орбиталъ, которая определяет энергию и пространственное распределение электрона. [50]
Ядра окружены электронами, общее количество которых обеспечивает электронейтральность кристалла в целом. В то время как состояния близких к ядрам электронов в большинстве случаев совпадают с состояниями внутренних электронов свободного атома, состояния электронов, принадлежащих внешним оболочкам атомов в кристалле, сильно отличны от состояний аналогичных электронов свободных атомов. Силы связи, удерживающие всю систему ядер и электронов, обусловлены всей совокупностью взаимодействий ядер и электронов в кристалле. Поскольку эти взаимодействия тесно связаны с характером распределения электронов ( особенно внешних) вблизи отдельных атомных ядер и в межатомном пространстве, природа связывающих сил и, следовательно, тип химической связи определяются прежде всего пространственным распределением электронов в кристалле. [51]
Страницы: 1 2 3 4