Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.4: Орбитальная модель электрона
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Орбитальная модель электрона
 
Этот закадровый голос сгенерирован компьютером
ТРАНСКРИПТ
* Текстовый перевод сгенерирован компьютером

2.4: Орбитальная модель электрона

Обзор

Орбитальные орбиты являются областями за пределами атомного ядра, где электроны, скорее всего, проживают. Они характеризуются различными энергетическими уровнями, формами и трехмерными ориентациями.

Расположение электрона внутри атома соответствует уровню энергии и орбитальной форме

Расположение электронов чаще всего описывается оболочкой или основным энергетическим уровнем, затем подсюлупой в каждой оболочке и, наконец, отдельными орбитами, найденными в подшельях. Первая оболочка находится ближе всего к ядру, и она имеет только одну подпошель с одной сферической орбиты, называют 1с орбитальной, которая может ввести два электрона. Следующая оболочка содержит восемь электронов: два в сферической орбите 2и два в каждой из трех орбит в формегантели 2 р. На более высоких энергетических уровнях самые внешние орбиты, найденные в подлодках d и f, принимают более сложные формы. В общей сложности 10 электронов могут поместиться в пяти d орбитальных, и 14 всего электронов вписываются в семь f орбитальных.

Орбитальные диаграммы могут быть использованы для визуализации местоположения и относительных уровней энергии каждого электрона в атоме. В каждой оболочке электроны имеют растущий уровень энергии. Субшель имеет наименьшее количество энергии. Электроны в p subshell имеют несколько более высокую энергию, а затем d и f subshell, если они присутствуют.

Модель Бора представила концепцию орбитальных

Мы видели, что электроны на разных орбитах имеют разные уровни энергии. Откуда мы знаем, что в электронах вообще есть энергия, а тем более что электроны могут иметь различное количество энергии? В 1913 году Нильс Бор смог экспериментально определить, сколько энергии было получено и потеряно, когда электроны изменили орбиты в атоме водорода и других ионов с помощью одного электрона. Объединив результаты своих экспериментов с предварительным знанием положительно заряженного ядра из работы Эрнеста Резерфорда, Бор разработал первую модель орбит электронов.

Когда электроны получают энергию, они входят в возбужденное состояние и прыгают на более высокие орбиты. Энергия может быть добавлена в электроны в виде тепла или света, и когда они теряют эту энергию быстро, они отпадают от более высокой орбиты и испускают частицу света, называемую фотоном. Цвет испускаемого фотона соответствует определенному количеству энергии, так что его можно количественно оценить с помощью спектроскопа.

Бор смог определить энергию, содержащуюся в основных энергетических уровнях, также называемых оболочками, путем нагрева водорода. Дополнительная тепловая энергия заставила электрон подскочить с первого уровня энергии на более высокие уровни. Затем Бор измерил длину волны света, который был излучаем, когда атомы снова остыли.

Квантовая механическая модель атома

Модель орбит электронов Бора предполагала, что электроны вращаются вокруг ядра фиксированными круговыми путями. Хотя его эксперименты были точными для водородных и водородных ионов с одним электроном, он не мог предсказать конфигурацию электронов других элементов. Должны быть дополнительные факторы, влияющие на физику субатомных частиц.

В 1926 году Эрвин Шрёдингер расширил модель энергетических уровней Бора и разработал модель атомных орбитальных станций, которая до сих пор принята. Шрёдингер принял во внимание ряд других открытий, касающихся физического поведения электронов, сделанных учеными в начале 1920-х годов. Его квантовая механическая модель точно предсказывает конфигурацию электронов элементов с несколькими электронами. Одним из фундаментальных изменений в модели Шрёдингера является предположение о том, что электроны путешествуют в волновом движении, на которое влияет положительный заряд ядра. Из-за этого орбиты, о которых мы говорим сегодня, являются облачными областями, где электроны, скорее всего, можно найти, а не фиксированными круговыми путями, как предложил Бор. Другим важным отличием является разделение энергетических уровней Бора на более мелкие категории – подпошельки и орбитальные станции.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter