Что называется электронным облаком

Электронное облако

Электронное облако — это наглядная модель, отражающая распределение электронной плотности в атоме или молекуле.

В первое время после появления знаменитого волнового уравнения Э. Шрёдингера предпринималось много попыток выяснить возможный физический смысл волновой функции и разработать модель поведения электрона в атоме. Э. Шрёдингер с самого начала говорил о «размазанном электроне», заряд которого также размазан по пространству и распределён по пучностям колебаний, предложил понятие «волнового пакета».

Однако физики отнеслись критически к этой модели. Макс Борн показал, что эти волны следует толковать статистически с точки зрения теории вероятности. Сами же волны не материальны, они лишь математические выражения, которыми описывается вероятность обнаружения электрона в той или иной точке пространства.

Имеются и другие способы изображения радиальное распределение вероятности нахождения электрона электронной плотности относительно атомного ядра.

Электронное облако наиболее часто изображают в виде граничной поверхности (охватывающей примерно 90 % плотности). При этом обозначение плотности с помощью точек опускают.

Примечания

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Электронное облако» в других словарях:

электронное облако — elektronų debesis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electron cloud; electronic atmosphere; electronic cloud vok. Elektronenatmosphäre, f; Elektronenwolke, f rus. облако электронов, n; электронное облако, n pranc. atmosphère électronique … Fizikos terminų žodynas

электронное облако — elektronų debesis statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektronų buvimo aplink atomo branduolį erdvė. atitikmenys: angl. electron atmosphere; electron cloud; electronic atmosphere; electronic cloud rus. электронное облако … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

облако электронов — elektronų debesis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electron cloud; electronic atmosphere; electronic cloud vok. Elektronenatmosphäre, f; Elektronenwolke, f rus. облако электронов, n; электронное облако, n pranc. atmosphère électronique … Fizikos terminų žodynas

Άτομο — Атом гелия Атом (др. греч. ἄτομος неделимый) наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом состоит из атомного ядра и окружающего его электронного облака. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и… … Википедия

Корпускул — Атом гелия Атом (др. греч. ἄτομος неделимый) наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом состоит из атомного ядра и окружающего его электронного облака. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и… … Википедия

Корпускулы — Атом гелия Атом (др. греч. ἄτομος неделимый) наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом состоит из атомного ядра и окружающего его электронного облака. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и… … Википедия

ЛЯМБДА-УДВОЕНИЕ ( >) УРОВНЕЙ ЭНЕРГИИ МОЛЕКУЛ — ЛЯМБДА УДВОЕНИЕ (РАСЩЕПЛЕНИЕ) УРОВНЕЙ ЭНЕРГИИ МОЛЕКУЛ слабое расщепление на два уровня каждого электронно колебательно вращательного энергетич. уровня молекулы с неравными нулю квантовыми числами и J (см. Молекула). Число Л описывает проекцию… … Физическая энциклопедия

Атом — (от греч. atomos неделимый) частица вещества микроскопических размеров и очень малой массы (микрочастица), наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Каждому элементу соответствует определённый род А.,… … Большая советская энциклопедия

Сигма- и пи-связи — (σ и π связи) ковалентные химические связи, характеризующиеся определенней, но различной пространственной симметрией распределения электронной плотности. Как известно, ковалентная связь образуется в результате обобществления электронов… … Большая советская энциклопедия

АТОМ — (от греч. atomos неделимый), часть в ва микроскопич. размеров и массы (микрочастица), наименьшая часть хим. элемента, являющаяся носителем его св в. Каждому хим. элементу соответствует определ. род А., обозначаемый хим. символом. А. существуют в… … Физическая энциклопедия

Источник

Электронное облако

Согласно теории Бора электрон в атоме водорода в основном состоянии движется вокруг ядра по круговой орбите с радиусом a0 = 0,529Å и с постоянной скоростью V0 = 2,182· 108 см/сек. Квантово-механическая картина сходна с этой, но менее определена. Волновая функция ψ, описывающая движение электрона в этом атоме, имеет бо́льшую величину в непосредственной близости от ядра; на расстоянии 1-2 Å она быстро падает до нуля. Квадрат волновой функции представляет собой функцию распределения вероятности положения электрона, так что ψ2dv означает вероятность того, что электрон находится в объёме dv, а 4πr2ψ2dr — вероятность того, что он будет находиться на расстоянии от r до r+dr от ядра.На рисунке изображено радиальное распределение вероятности нахождения электрона в атоме водорода в основном состоянии.

Кривая радиального распределения вероятности нахождения электрона в атоме водорода показывает, что вероятность обнаружения электрона максимальна в тонком сферическом слое с центром в точке расположения протона и радиусом, равным боровскому радиусу a0.Полинг указывал, что атом водорода в основном состоянии можно описать, сказав, что электрон двигается около ядра с переменной скоростью V0, оставаясь обычно на расстоянии около 0,5 Å. «Если рассматривать достаточно большой период времени, за который может быть завершено много циклов движения электрона, то можно описать атом как ядро, окруженное сферически симметричным шаром отрицательного электричества».Чем прочнее связь электрона с ядром, тем электронное облако меньше по размерам и плотнее по распределению заряда.Электронное облако наиболее часто изображают в виде граничной поверхности (охватывающей примерно 90 % плотности). При этом обозначение плотности с помощью точек опускают.

Связанные понятия

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Эта статья — об энергетическом спектре квантовой системы. О распределении частиц по энергиям в излучении см. Спектр, Спектр излучения. Об энергетическом спектре сигнала см. Спектральная плотность.Энергетический спектр — набор возможных энергетических уровней квантовой системы.

В химии валентными электронами называют электроны, находящиеся на внешней (валентной) оболочке атома. Валентные электроны определяют поведение химического элемента в химических реакциях. Чем меньше валентных электронов имеет элемент, тем легче он отдаёт эти электроны (проявляет свойства восстановителя) в реакциях с другими элементами. И наоборот, чем больше валентных электронов содержится в атоме химического элемента, тем легче он приобретает электроны (проявляет свойства окислителя) в химических.

Пра́вилами отбо́ра в спектроскопии называют ограничения и запрет на переходы между уровнями квантомеханической системы с поглощением или излучением фотона, наложенные законами сохранения и симметрией.

В физике понятие заря́да используется для описания нескольких физических величин, таких как электрический заряд в электромагнетизме или цветовой заряд в квантовой хромодинамике. Все эти заряды связаны с сохранением квантовых чисел.

Источник

Понятие об электронном облаке. Волновая функция.

Электронное облако — это наглядная модель, отражающая распределение электронной плотности в атоме или молекуле. В качестве наглядной модели состояния электрона в атоме в химии принят образ облака, плотность соответствующих участков которого пропорциональна вероятности обнаружить там электрон. Электронное облако рисуется наиболее плотным (там, где наибольшее число точек) в областях наиболее вероятного обнаружения электрона. Так как электрон несет отрицательный заряд, то его орбиталь представляет собой определенное распределение заряда, которое получило название электронного облака.

Вероятность нахождения электрона в определённой области пространства описывается волновой функцией, которая характеризует амплитуду волны, как функцию координат электрона. В наиболее простом случае эта функция зависит от трёх пространственных координат и называется орбиталью. В соответствии с определением волновой функции, орбиталью называется область около ядерного пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона.

Квантовые числа

Для характеристики поведения электрона в атоме введены квантовые числа: главное, орбитальное, магнитное и спиновое.

Главное квантовое число попределяет энергию и размеры электронных орбиталей, принимает значения 1,2,3,4… и характеризует оболочку или энергетический уровень. Чем больше п, тем выше энергия. Оболочки (уровни) имеют буквенные обозначения:K (n=1), L (n=2), M (n=3), N (n=4), Q (n=5).

Орбитальноеl – определяет форму атомной орбитали. Электронные оболочки расщеплены на подоболочки, поэтому орбитальное квантовое число также характеризует энергетические подуровни в электронной оболочке атома. Орбитальные кв. числа принимают целочисленные значения от 0 до (п-1). Подоболочки также обозначаются буквами: подоболочка (подуровень).

Электроны с орбитальным кв. числом 0 называются s- электронами, имеют сферическую форму.

Электроны с орбитальным кв. числом 1 называются р- электронами, форма, напоминающая гантель.

Электроны с орбитальным кв. числом 2 называются d- электронами, форма сложнее чем р- орбитали.

Порядок заполнения орбиталей электронами. Принцип минимума энергии. Принцип Паули. Правило Хунда. Правило Клечковского

При заполнении атомных орбиталей электронами соблюдаются три основные правила.

Правило Клечковского.Заполнение уровней и подуровней происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел. Если для двух орбиталей эта сумма будет одинакова, то электрон идет в ту орбиталь, где n меньше.

Источник

Что называется электронным облаком

Сферическую атомную орбиталь ученые договорились называть s-орбиталью. Она самая устойчивая и располагается довольно близко к ядру.

Чем больше энергия электрона в атоме, тем быстрее он вращается, тем сильнее вытягивается область его пребывания и наконец превращается в гантелеобразную p-орбиталь:

Электронное облако такой формы может занимать в атоме три положения вдоль осей координат пространства x, y и z. Это легко объяснимо: ведь все электроны заряжены отрицательно, поэтому электронные облака взаимно отталкиваются и стремятся разместиться как можно дальше друг от друга.

Кроме s— и p-орбиталей, существуют электронные орбитали еще более сложной формы; их обозначают буквами d и f. Попадающие сюда электроны приобретают еще больший запас энергии, двигаются по сложным путям, и в итоге получаются сложные и красивые объемные геометрические фигуры.

Электронных облаков с одинаковой энергией, которым присвоено имя f-орбиталей, может быть уже семь. Они тоже различны по форме и по-разному ориентированы в пространстве.

Задание 15. Атомные орбитали

Источник

Понятие электронного облака. Его физический смысл.

Общий вид волновых функций достаточно сложен.

Рассмотрим для примера волновую функцию основного состояния электрона– 1s-состояние, т.е. состояния с минимальной энергией: n = 1, l = 0, m = 0.

Кратность вырождения n 2 = 1, т. е. состояние невырожденное. Так как l = 0, то М = 0, М_z = 0.

Функция Y, представляющая собой собственную функцию оператора квадрата момента импульса для s-состояния (с нулевым моментом импульса) будет постоянной. Это соответствует тому, что движение электрона не зависит от углов θ и φ и будет только радиальным, а пси-функция ( а также все пси-функции вида ) зависит только от r и будет сферически симметричной.

Решение уравнения Шредингера для s-состояния дает следующий вид пси-функции

,

где r₀ – радиус первой боровской орбиты, A – нормирующая константа.

Так как от понятия траектории пришлось отказаться, то ввели понятие «электронного облака», плотность распределения которого в каждой точке пропорциональна плотности вероятности местонахождения электрона в этой точке.

Плотность вероятности обнаружить электрон на расстоянии r будет определяться с учетом того, что элемент объема в сферической системе координат

,

где — элемент телесного угла. Проинтегрировав это выражение по полному телесному углу 4π, найдем вероятность того, что электрон окажется в тонком шаровом слое между r и r + dr

Плотность вероятности нахождения электрона на расстоянии r от ядра определяется величиной

.

Графически распределение плотности вероятности выглядит, например для состояния 1s следующим образом (рис.4).

Плотность вероятности w(r) обращается в нуль при r = 0 и асимптотически стремиться к нулю при . Таким образом, имеется определенная вероятность найти электрон на любом расстоянии от ядра. Мы можем определить расстояние, на котором эта вероятность будет максимальна. Полученный результат покажет, что максимум вероятности будет соответствовать расстоянию от ядра, совпадающему с величиной радиуса первой боровской орбиты r₀. Так как состояние 1s характеризуется сферической симметрией, то распределение вероятности представляет собой сферическое облако, а не плоский образ, соответствующий боровской орбите.

Пример для состояния 2s: n = 2, l = 0, m = 0 (рис.5).

Пространственное квантование момента импульса имеет следующий вид (рис.6)

Угловое распределение плотности вероятности нахождения электрона в атоме водорода определяется видом угловой функции

1) в s-состоянии (l = 0)

(Рис.7)

Для получения пространственного образа надо представить себе тело вращения, возникающее путем вращения избраженных фигур вокруг соответствующих осей.

Вопросы для самоконтроля:

1. Запишите уравнение Шредингера, которому удовлетворяет состояние электрона в атоме водорода.

2. Что характеризует квантовые числа: главное n, орбитальное l и магнитное m? Какие значения они могут принимать?

3. Каковы возможные значения l и m, для главного квантового числа n=3?

4. Сколько различных состояний соответствует n=2?

5. Чему равна плотность вероятности обнаружения электрона в основном состоянии атома водорода?

6. Атом водорода может иметь одно и тоже значение энергии находясь в различных состояниях? Как они называются?

7. Каковы правила квантования орбитального и собственного моментов импульса электронов? Их проекций на направления внешнего магнитного поля?

8. Что представляет из себя электронное облако? Каков его смысл?

Источник