Студопедия — Атом водорода и водородоподобные атомы (ВПА) по теории Бора.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Атом водорода и водородоподобные атомы (ВПА) по теории Бора.






На рис. показан водородоподобный атом. Заряд ядра равен + Ze, где Z число протонов (и номер элемента в таблице Менделеева). Вокруг ядра вращается по круговой орбите электрон е со скоростью v. На электрон действует со стороны ядра кулоновская сила F кул. Запишем II закон Ньютона для электрона: man=F кул., где an = v2 / r - нормальное ускорение. (Взаимодействие электрона с другими электронами атома не учитываем).

 

z II закон Ньютона и закон Кулона, к=1/4peо – коэффициент в СИ Для атома водорода   Z = 1
y постулат Бора

Из этих формул получим выражения для скорости v и радиуса r орбиты электрона. Сократим в уравнении (z) на r, а оставшующуюся r перенесем в числитель левой части уравнения. Затем разделим уравнение (z) на (y) и получим v. Подставим v в (y) и найдем r.

 

Внимание! Л егче запомнить вывод формул для v и r, чем сами формулы для них.

скорость электрона на орбите, квантуется как v ~ 1/ n; v1 = 2,2×106 м/с
радиус орбиты электрона, квантуется как r ~ n2 r1 = 0,53 нм – первый боровский радиус

Когда электрон в атоме Н находится на 1-ой орбите, говорят, что электрон (или атом) находится в основном (невозбужденном) состоянии, при этом электрон имеет минимальную энергию. Все остальные состояния называются возбужденными состояниями.

Полная энергия Е электрона складывается из кинетической W и потенциальной U энергий: Е = W + U. Выразим их в идентичной форме:

Потенциальная энергия взаимодействия электрона с ядром отрицательна, т.к. нулевой уровень принят на бесконечности (U¥ = 0), чем ближе к ядру, тем меньше энергия электрона.
Кинетическая энергия, получается из (z), т.к. W=mv2 / 2
Полная энергия: Е = W + U   Подставив выражение для r, получим формулу:
x Полная энергия электрона на n -ой орбите, квантуется как Е ~ 1/ n2; вычисления дают:
Е1 @ - 13,6 эВ Е1ВПА @ - Z 2 ×13,6 эВ Энергия электрона на 1-ой орбите в атоме водорода и водородоподобных атомах (ВПА).
     

Из формулы (x) можно получить также:

Е ион= ï Е1 ï энергия ионизации атома – это минимальная энергия, которую нужно сообщить атому, чтобы удалить из него электрон (Е ¥ = 0)
U ион = Е ион / е потенциал ионизации - это разность потенциалов, которую надо приложить к газу, чтобы ионизировать атом
первый потенциал возбуждения – разность потенциалов, необходимая для перевода электрона с 1-ой орбиты на 2-ую, для водорода U1 = 13,6 эВ (1- 1/22) = 10,2 В.

 

Внимание! Не забывайте, что электронвольты и вольты численно равны.

Если подставить во 2-й постулат Бора выражение (x), получим:

все три формулы имеют одно и то же название – сериальные формулы, а константы называются постоянными Ридберга, хотя и имеют различные числовые значения
= 1,097×107 1/м = 3,29×1015 1/с = 2,067×1016 1/с с помощью этих формул можно выразить одну постоянную через другую

Сериальная формула была известна из опыта до появления теории Бора.

Закономерности в видимом спектре атома Н были обнаружены Бальмером еще в 1885 г. Затем были открыты другие серии. Они получили следующие названия:

серия Лаймана n = 2, 3, 4,…  
серия Бальмера n = 3, 4, 5,…
серия Пашена n = 4, 5, 6,…
серия Брекетта n = 5, 6, 7,…

Головными линиями серий называют: серия Лаймана переход 2®1, серия Бальмера переход 3®2, серия Пашена переход 4®3.

 

Чтобы электрон перешел на более удаленную орбиту, необходимо внешнее воздействие. Например, можно газ нагревать, или освещать светом, или к электродам в баллоне с газом приложить разность потенциалов. Среднее время жизни электрона на этой орбите порядка 10-8 секунды.

 

ПРИНЦИПЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ. УРАВНЕНИЕ ШРЁДИНГЕРА.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 802. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Тема: Изучение приспособленности организмов к среде обитания Цель:выяснить механизм образования приспособлений к среде обитания и их относительный характер, сделать вывод о том, что приспособленность – результат действия естественного отбора...

Тема: Изучение фенотипов местных сортов растений Цель: расширить знания о задачах современной селекции. Оборудование:пакетики семян различных сортов томатов...

Тема: Составление цепи питания Цель: расширить знания о биотических факторах среды. Оборудование:гербарные растения...

Постинъекционные осложнения, оказать необходимую помощь пациенту I.ОСЛОЖНЕНИЕ: Инфильтрат (уплотнение). II.ПРИЗНАКИ ОСЛОЖНЕНИЯ: Уплотнение...

Приготовление дезинфицирующего рабочего раствора хлорамина Задача: рассчитать необходимое количество порошка хлорамина для приготовления 5-ти литров 3% раствора...

Дезинфекция предметов ухода, инструментов однократного и многократного использования   Дезинфекция изделий медицинского назначения проводится с целью уничтожения патогенных и условно-патогенных микроорганизмов - вирусов (в т...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия