А. Ф. Новиков строение вещества
жүктеу/скачать 2,4 Mb. Pdf көрінісі
|
1022 3
| 7
1.2. Ионизация атомов Более глубоко понять природу внутриатомных взаимодействий позволяют эксперименты по ионизации атомов. Оказалось, что если сообщить атомам достаточную энергию, то электрон или электроны могут быть удалены из атома, который превращается при этом в положительно заряженный ион (рис.2). Энергия, необходимая для удаления электрона из атома и удаления его на бесконечное расстояние, носит название энергии ионизации, или потенциала ионизации атома. Различают первую, вторую и так далее – по числу электронов в атоме – энергии ионизации. Интервал, в котором заключены первые энергии ионизации известных атомов, простирается от 380 кДж/моль (для цезия) до 2400 кДж/моль (для гелия). При этом атомы группируются по нарастающим значениям энергии ионизации в группы, состоящие из двух (водород и гелий, литий и бериллий), Рис.2 из шести, снова из двух и т.д. элементов, давая некоторую последовательность целых чисел: 2, 2, 6, 2, 6... (см. рис. 3). Подобная же последовательность воспроизводится и для энергий ионизации одного многоэлектронного атома, в частности, аргона Ar (см. рис. 4). Таким образом, здесь создается первое представление о дискретном характере возможных значений энергии электронов в атоме. Глубинный смысл этого явления станет ясен позднее. 8 Рис.3 Для одноэлектронных атомов, в частности, для атома водорода, энергия ионизации атома в его основном состоянии считается равной , 2 Z R E И ⋅ = здесь Z есть заряд ядра, а R – константа Ридберга (1314 кДж/моль, или 13,60 эВ). Установлено, что, кроме основного состояния, электрон в одноэлектронном атоме может находиться в возбужденных состояниях, имеющих совершенно определенные дискретные уровни энергии, характеризуемые так называемым термом атома: , 2 2 n Z R T ⋅ = где n = 1, 2, 3, 4... есть одно из целых чисел (в дальнейшем будет показано, что это – главное квантовое число). Терм атома – это, собственно, и есть энергия, необходимая для удаления электрона с того или другого энергетического уровня, то есть энергия ионизации одноэлектронного атома. К одноэлектронным атомным системам относят не только водород, но и ионы, у которых удалены 1, 2, 3, 4 и так далее электрона: He + , Li 2+ , Be 3+ , B 4+ … Очевидно, что энергии ионизации этих ионов из основного состояния соотносятся между собой как квадраты относительных зарядов ядер. |