6. แนวคิดของระบบคลาวด์อิเล็กทรอนิกส์ ฟังก์ชั่นคลื่น
เพราะ อิเล็กตรอนมีประจุเป็นลบ จากนั้นวงโคจรของมันก็แสดงถึงการกระจายประจุที่แน่นอน ซึ่งเรียกว่า คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์ความน่าจะเป็นในการค้นหาอิเล็กตรอนในบริเวณใดพื้นที่หนึ่งอธิบายได้โดย ฟังก์ชันคลื่น ψ,ซึ่งกำหนดลักษณะความกว้างของคลื่นตามฟังก์ชันของพิกัดอิเล็กตรอน เช่นเดียวกับแอมพลิจูดของกระบวนการคลื่นใดๆ ก็สามารถรับได้ทั้งค่าบวกและค่าลบ อย่างไรก็ตาม ค่าของ ψ² จะเป็นค่าบวกเสมอ ในเวลาเดียวกันก็มีคุณสมบัติที่น่าทึ่ง: ยิ่งค่าในพื้นที่ที่กำหนดมากขึ้นเท่าใด ความน่าจะเป็นที่อิเล็กตรอนจะแสดงการกระทำของมันก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ ว่าการดำรงอยู่ของมันจะถูกเปิดเผยในกระบวนการทางกายภาพบางอย่าง
7. ตัวเลขควอนตัม
แบบจำลองสมัยใหม่มีพื้นฐานอยู่บนหลักการพื้นฐานของฟิสิกส์ควอนตัม 2 ประการ 1. อิเล็กตรอนมีคุณสมบัติเป็นทั้งอนุภาคและคลื่นในเวลาเดียวกัน ( หลุยส์ เดอ บรอกลี) 2. อนุภาคไม่มีพิกัดและความเร็วที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอธิบายไว้ในกลศาสตร์ของกันเทียนด้วยสมการคลื่นนิ่ง ซึ่งอิเล็กตรอนสามารถอยู่ในตำแหน่งใดก็ได้ ณ จุดใดก็ได้ในอวกาศรอบนิวเคลียส แบบจำลองทางกลควอนตัมแสดงถึงเมฆอิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียส ความหนาแน่นสูงสุดของเมฆสอดคล้องกับวงโคจรของอิเล็กตรอน การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในวงโคจรถูกกำหนดโดยค่าของตัวเลขควอนตัม 4 ตัว หลัก หมายเลขควอนตัม n(ระดับพลังงาน) – ระยะห่างจากนิวเคลียส เมื่อ n เพิ่มขึ้น พลังงานของอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้น จำนวนระดับพลังงาน = จำนวนช่วงเวลาที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่ จำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดถูกกำหนดโดย N=2n 2 ระดับอิเล็กทรอนิกส์แรกสามารถรองรับอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 2 ตัว ระดับที่สอง – 8 และระดับที่สาม – 18 เลขควอนตัมในวงโคจร l(ระดับย่อยพลังงาน) แสดงด้วยตัวอักษร s (ทรงกลม), p (รูปดัมเบล), d (ดอกกุหลาบ 4 กลีบ), f (ซับซ้อนมากขึ้น) ปฏิสัมพันธ์ของเลขควอนตัมแม่เหล็กของเมฆอิเล็กตรอนกับสนามแม่เหล็กภายนอก เลขควอนตัมหมุนคือการหมุนภายในของอิเล็กตรอนรอบแกนของมัน เลขควอนตัมแม่เหล็ก มปฏิสัมพันธ์ของเมฆอิเล็กตรอนกับสนามแม่เหล็กภายนอก ยิ่งรูปร่างของเมฆซับซ้อนมากเท่าไร การวางแนวของเมฆในอวกาศก็จะยิ่งมีความหลากหลายมากขึ้นเท่านั้น รับค่า 2l+1 หมุนหมายเลขควอนตัม sการหมุนรอบแกนของอิเล็กตรอนเอง ยอมรับได้ 2 ค่า +1/2 และ –1/2
8. ขั้นตอนการกรอกระดับอิเล็กทรอนิกส์และระดับย่อย - หลักการของพลังงานขั้นต่ำ หลักการของเปาลี กฎแห่ง Hund และ Klechkovsky V.M.
เต็มไปด้วยอิเล็กตรอน ระดับย่อยต้องมีพลังงานส่วนเกินน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับระดับย่อยพลังงาน
อัล 18 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 0
19 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 1
1. กฎของ Klechkovsky
การเติมเปลี่ยนจาก n+1 เล็กลงเป็น n+l ใหญ่ขึ้น
4+0 < 3+2 (сначала 4S, потом 3d)
หากผลรวม n+l เท่ากัน ระดับและระดับย่อยจะถูกกรอก เช่น เลขควอนตัมหลัก n
4+1 3+2 => ก่อน 
จากนั้น 4p
กฎของเคลชคอฟสกี้
ถ้าผลรวมของ n+l เท่ากัน
ปรากฏการณ์กฎสลิปของอิเล็กตรอน
Cr 24 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2 3d 4
ไม่เพียงแต่พลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม (และขนาดที่เกี่ยวข้องของเมฆอิเล็กตรอน) เท่านั้นที่สามารถรับค่าบางอย่างได้เท่านั้น รูปร่างของเมฆอิเล็กตรอนไม่สามารถกำหนดได้ตามอำเภอใจ ถูกกำหนดโดยหมายเลขควอนตัมวงโคจร l (เรียกอีกอย่างว่ารองหรืออะซิมุธาล) ซึ่งสามารถรับค่าจำนวนเต็มตั้งแต่ 0 ถึง (n-1) โดยที่ n คือหมายเลขควอนตัมหลัก ค่าที่ต่างกันของ n สอดคล้องกับจำนวนค่าที่เป็นไปได้ของ l ที่ต่างกัน ดังนั้นด้วย n=1 เป็นไปได้เพียงค่าเดียวของจำนวนควอนตัมวงโคจรเท่านั้น - ศูนย์ (l=0) โดยที่ n=2 l สามารถเท่ากับ 0 หรือ 1 โดยที่ n=3 ค่าที่เป็นไปได้ของ l คือ โดยทั่วไปเท่ากับ 0, 1 และ 2 โดยทั่วไปค่าที่กำหนดของหมายเลขควอนตัมหลัก n สอดคล้องกับค่าที่เป็นไปได้ที่แตกต่างกันของหมายเลขควอนตัมในวงโคจร
ข้อสรุปที่ว่ารูปร่างของเมฆอิเล็กตรอนของอะตอมไม่สามารถกำหนดได้ตามอำเภอใจตามความหมายทางกายภาพของเลขควอนตัม l กล่าวคือกำหนดค่าของโมเมนตัมเชิงมุมของการโคจรของอิเล็กตรอน ปริมาณนี้ เช่นเดียวกับพลังงาน คือลักษณะทางกายภาพเชิงปริมาณของสถานะของอิเล็กตรอนในอะตอม
ขอให้เราระลึกว่าโมเมนตัมเชิงมุมในวงโคจรของอนุภาคที่เคลื่อนที่รอบจุดศูนย์กลางการหมุนในวงโคจรหนึ่งเป็นผลคูณของ โดยที่มวลของอนุภาคคือความเร็วของมัน และเป็นเวกเตอร์รัศมีที่เชื่อมต่อจุดศูนย์กลางการหมุนกับ อนุภาค (รูปที่ 7) สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่า - เป็นปริมาณเวกเตอร์ ทิศทางของเวกเตอร์นี้ตั้งฉากกับระนาบที่เวกเตอร์และตั้งอยู่
รูปร่างหนึ่งของเมฆอิเล็กตรอนสอดคล้องกับค่าเฉพาะของโมเมนตัมเชิงมุมในวงโคจรของอิเล็กตรอน แต่เนื่องจากสามารถรับเฉพาะค่าที่ไม่ต่อเนื่องที่ระบุโดยหมายเลขควอนตัมการโคจร l รูปร่างของเมฆอิเล็กตรอนจึงไม่สามารถกำหนดได้โดยพลการ: แต่ละค่าที่เป็นไปได้ของ l สอดคล้องกับรูปร่างที่เฉพาะเจาะจงมากของเมฆอิเล็กตรอน
เรารู้อยู่แล้วว่าพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมขึ้นอยู่กับเลขควอนตัมหลัก n ในอะตอมไฮโดรเจน พลังงานของอิเล็กตรอนจะถูกกำหนดโดยสมบูรณ์ด้วยค่า n
ข้าว. 7. แนวคิดเรื่องโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจร
ข้าว. 8. แนวคิดเรื่องขนาดและรูปร่างของเมฆอิเล็กตรอน
อย่างไรก็ตามในอะตอมหลายอิเล็กตรอนพลังงานอิเล็กตรอนยังขึ้นอยู่กับค่าของเลขควอนตัมในวงโคจร l เหตุผลของการพึ่งพานี้จะกล่าวถึงใน§ 31 ดังนั้นสถานะของอิเล็กตรอนซึ่งโดดเด่นด้วยค่าที่แตกต่างกันของ l คือ มักเรียกว่าระดับย่อยพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม ระดับย่อยเหล่านี้ได้รับการกำหนดตัวอักษรดังต่อไปนี้:
ตามสัญลักษณ์เหล่านี้พวกเขาพูดถึง s-sublevel, p-sublevel ฯลฯ อิเล็กตรอนที่มีลักษณะเฉพาะด้วยค่าของหมายเลขควอนตัมด้านข้าง 0, 1, 2 และ 3 เรียกว่า s-electrons, p-electrons, d -อิเล็กตรอนและเอฟอิเล็กตรอนตามลำดับ สำหรับค่าที่กำหนดของเลขควอนตัมหลัก n เอสอิเล็กตรอนจะมีพลังงานต่ำสุด ตามด้วยเอฟอิเล็กตรอน
สถานะของอิเล็กตรอนในอะตอมซึ่งสอดคล้องกับค่าที่แน่นอนของ n และ l ถูกเขียนดังนี้: ขั้นแรกค่าของหมายเลขควอนตัมหลักจะถูกระบุด้วยตัวเลขจากนั้นหมายเลขควอนตัมของวงโคจรจะถูกระบุโดย a จดหมาย. ดังนั้น การกำหนด 2p หมายถึงอิเล็กตรอนที่มี n=2 และ l=1 การกำหนด 3d หมายถึงอิเล็กตรอนที่มี n=3 และ l=2
เมฆอิเล็กตรอนไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนในอวกาศ ดังนั้นแนวคิดเรื่องขนาดและรูปร่างจึงต้องมีการชี้แจง ให้เราพิจารณาเป็นตัวอย่าง เมฆอิเล็กตรอนของอิเล็กตรอน 1s ในอะตอมไฮโดรเจน (รูปที่ 8) ณ จุด a ซึ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียสระยะหนึ่ง ความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนจะถูกกำหนดโดยกำลังสองของฟังก์ชันคลื่น ขอให้เราวาดจุดผ่านพื้นผิวที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่ากันซึ่งเชื่อมต่อจุดที่ความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนมีค่าเท่ากัน ในกรณีของอิเล็กตรอน 1 วินาที พื้นผิวดังกล่าวจะกลายเป็นทรงกลม ซึ่งภายในนั้นมีเมฆอิเล็กตรอนบางส่วนอยู่ (ในรูปที่ 8 ภาพตัดขวางของทรงกลมนี้โดยระนาบของการวาดภาพจะแสดงโดย วงกลมที่ผ่านจุด a) ตอนนี้ให้เราเลือกจุด b ซึ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น และดึงพื้นผิวที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่ากันผ่านจุดนั้นด้วย พื้นผิวนี้จะมีรูปร่างเป็นทรงกลมเช่นกัน แต่ภายในจะประกอบด้วยเมฆอิเล็กตรอนส่วนใหญ่มากกว่าทรงกลมใน a สุดท้าย ให้ส่วนที่เด่นของเมฆอิเล็กตรอนอยู่ภายในพื้นผิวที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่ากันที่ลากผ่านจุด c โดยปกติแล้วพื้นผิวนี้จะถูกวาดเพื่อให้มีประจุและมวลของอิเล็กตรอน พื้นผิวดังกล่าวเรียกว่าพื้นผิวขอบเขต และรูปร่างและขนาดที่โดยทั่วไปถือว่าเป็นรูปร่างและขนาดของเมฆอิเล็กตรอน พื้นผิวขอบเขตของอิเล็กตรอน 1s นั้นเป็นทรงกลม แต่พื้นผิวขอบเขตของอิเล็กตรอน p และ d จะมีรูปร่างที่ซับซ้อนกว่า (ดูด้านล่าง)
ข้าว. 9. กราฟของฟังก์ชันและสำหรับ -อิเล็กตรอน
ข้าว. 10. เมฆอิเล็กตรอน - อิเล็กตรอน
ในรูป รูปที่ 9 แสดงค่าของฟังก์ชันคลื่น (รูปที่ 9, a) และกำลังสอง (รูปที่ 9, b) สำหรับอิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับระยะห่าง r จากนิวเคลียส เส้นโค้งที่แสดงไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของระยะที่วัดได้ r ที่ถูกพล็อต ซึ่งหมายความว่าเมฆอิเล็กตรอน - อิเล็กตรอน - มีความสมมาตรทรงกลมนั่นคือมันมีรูปร่างของลูกบอล เส้นโค้งในรูป 9a อยู่ที่ด้านหนึ่งของแกนระยะ (แกนแอบซิสซา) ตามมาว่าฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอนมีเครื่องหมายคงที่ เราจะถือว่ามันเป็นเชิงบวก
ข้าว. 9b ยังแสดงให้เห็นว่าเมื่อระยะห่างจากนิวเคลียสเพิ่มขึ้น ค่าจะลดลงอย่างซ้ำซากจำเจ ซึ่งหมายความว่าเมื่อคุณเคลื่อนออกจากนิวเคลียส ความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอน - อิเล็กตรอน - จะลดลง ข้อสรุปนี้สามารถอธิบายได้ด้วยรูปที่ 5.
อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าเมื่อ r เพิ่มขึ้น ความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนก็จะลดลงแบบซ้ำซากเช่นกัน ในรูป 10 มีการเน้นเลเยอร์บางๆ ไว้ระหว่างทรงกลมที่มีรัศมี r และ () โดยที่ค่าเล็กน้อยบางค่า เมื่อ r เพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนในชั้นทรงกลมที่พิจารณาจะลดลง แต่ในขณะเดียวกันปริมาตรของชั้นนี้ก็เพิ่มขึ้นเท่ากับ ตามที่ระบุไว้ในมาตรา 26 ความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนในปริมาตรเล็กน้อยจะแสดงโดยผลิตภัณฑ์ ดังนั้นในกรณีนี้ ความน่าจะเป็นที่จะตรวจจับอิเล็กตรอนในชั้นทรงกลมที่อยู่ระหว่าง r และเป็นสัดส่วนกับค่า ในผลคูณนี้ เมื่อ r เพิ่มขึ้น ปัจจัยจะเพิ่มขึ้น และปัจจัยจะลดลง สำหรับค่าเล็ก ๆ ของ r ค่าจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าที่ลดลงสำหรับค่าขนาดใหญ่ - ในทางกลับกัน ดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่แสดงถึงความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนที่ระยะ r จากนิวเคลียสจะผ่านค่าสูงสุดเมื่อ r เพิ่มขึ้น
การขึ้นต่อกันของค่าบน r จะแสดงสำหรับอิเล็กตรอนในรูป 11 (กราฟดังกล่าวเรียกว่ากราฟการกระจายตัวในแนวรัศมีของความน่าจะเป็นในการค้นหาอิเล็กตรอน) ดังรูป 11 ความน่าจะเป็นที่จะตรวจจับอิเล็กตรอนในระยะทางสั้น ๆ จากนิวเคลียสนั้นใกล้กับศูนย์ เนื่องจาก r มีขนาดเล็ก ความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนที่ระยะห่างจากนิวเคลียสอย่างมากก็มีน้อยมากเช่นกัน โดยที่ตัวคูณจะอยู่ใกล้กับศูนย์ (ดูรูปที่ 9b)
ข้าว. 11.กราฟของการแจกแจงความน่าจะเป็นในแนวรัศมีของอิเล็กตรอน 1 วินาที
ข้าว. 12. กราฟของฟังก์ชันคลื่นสำหรับ และ -อิเล็กตรอน (b)
ที่ระยะห่างจากนิวเคลียส ความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนจะสูงสุด สำหรับอะตอมไฮโดรเจน ระยะนี้คือ 0.053 นาโนเมตร ซึ่งตรงกับค่ารัศมีของวงโคจรอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุดซึ่งคำนวณโดยบอร์ อย่างไรก็ตาม การตีความปริมาณนี้ในทฤษฎีของบอร์และจากมุมมองของกลศาสตร์ควอนตัมนั้นแตกต่างออกไป ตามข้อมูลของบอร์ อิเล็กตรอนในอะตอมไฮโดรเจนจะอยู่ที่ระยะห่าง 0.053 นาโนเมตรจากนิวเคลียส และจากมุมมองของควอนตัม กลศาสตร์ระยะนี้สอดคล้องกับความน่าจะเป็นสูงสุดในการตรวจจับอิเล็กตรอนเท่านั้น
เมฆอิเล็กทรอนิกส์ของ s-อิเล็กตรอนของชั้นที่สอง สาม และชั้นต่อมามีความสมมาตรทรงกลม เช่น ในกรณีของอิเล็กตรอน 1s มีลักษณะเป็นทรงกลม อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ฟังก์ชันคลื่นจะเปลี่ยนไปในลักษณะที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยเพิ่มระยะห่างจากนิวเคลียส ดังรูป 12 การพึ่งพา r สำหรับอิเล็กตรอน 2 วินาทีและ 3 วินาทีนั้นไม่ใช่แบบโมโนโทนิก ที่ระยะทางที่แตกต่างจากนิวเคลียสฟังก์ชันคลื่นจะมีเครื่องหมายที่แตกต่างกันและบนเส้นโค้งที่สอดคล้องกันจะมีจุดสำคัญ (หรือโหนด) ซึ่งค่าของฟังก์ชันคลื่น เป็นศูนย์ ในกรณีของอิเล็กตรอน 2s จะมีจุดเดียว ในกรณีของอิเล็กตรอน 3s จะมี 2 ตำแหน่ง เป็นต้น ด้วยเหตุนี้ โครงสร้างของเมฆอิเล็กตรอนจึงซับซ้อนกว่าอิเล็กตรอน 1s เช่นกัน ในรูป 13 แสดงแผนผังของเมฆอิเล็กตรอนของอิเล็กตรอน 2s เป็นตัวอย่าง
กราฟของการแจกแจงความน่าจะเป็นในแนวรัศมีของอิเล็กตรอน 2 วินาทีและ 3 วินาทีก็มีรูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นกัน (รูปที่ 14)
ข้าว. 13. การแสดงแผนผังของเมฆอิเล็กตรอน - อิเล็กตรอน
ข้าว. 14. กราฟของการแจกแจงความน่าจะเป็นในแนวรัศมีสำหรับ และ -อิเล็กตรอน (b)
ข้าว. 15. กราฟฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอน 2p
ข้าว. 16. กราฟของการแจกแจงความน่าจะเป็นในแนวรัศมีของอิเล็กตรอน 2p
ในที่นี้ไม่มีค่าสูงสุดหนึ่งค่าอีกต่อไป ดังเช่นในกรณีของอิเล็กตรอน 1s แต่ด้วยเหตุนี้ ค่าสูงสุดสองหรือสามค่าตามนั้น ในกรณีนี้ ค่าสูงสุดหลักจะอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากเท่าใด ค่าของเลขควอนตัมหลัก n ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ให้เราพิจารณาโครงสร้างของเมฆอิเล็กตรอนของอิเล็กตรอน 2p เมื่อเคลื่อนที่ออกจากนิวเคลียสไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอน 2p จะเปลี่ยนไปตามเส้นโค้งที่แสดงในรูปที่ 1 15 ก. ที่ด้านหนึ่งของนิวเคลียส (ทางขวาในรูป) ฟังก์ชันคลื่นเป็นค่าบวก และนี่คือค่าสูงสุดบนเส้นโค้ง ส่วนอีกด้านหนึ่งของนิวเคลียส (ทางด้านซ้ายในรูป) ฟังก์ชันคลื่นเป็นค่าลบ และมีจุดต่ำสุดบนเส้นโค้ง ที่จุดเริ่มต้นค่าจะกลายเป็นศูนย์ ฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอน 2p ต่างจากอิเล็กตรอนแบบ s ตรงที่ไม่มีความสมมาตรทรงกลม สิ่งนี้แสดงในความจริงที่ว่าความสูงของค่าสูงสุด (และตามความลึกของค่าต่ำสุด) ในรูป 15 ขึ้นอยู่กับทิศทางที่เลือกของเวกเตอร์รัศมี r ในทิศทางที่แน่นอน (เพื่อความแน่นอนเราจะพิจารณาทิศทางของแกนพิกัด x) ความสูงของค่าสูงสุดจะยิ่งใหญ่ที่สุด (รูปที่ 15, a) ในทิศทางที่สร้างมุมด้วยแกน x ยิ่งมุมมากเท่าไรความสูงของค่าสูงสุดก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น (รูปที่ 15, b, c) ถ้ามันเท่ากับ ดังนั้นค่าในทิศทางที่สอดคล้องกันจะเป็นศูนย์ที่ระยะห่างจากนิวเคลียส
กราฟของการแจกแจงความน่าจะเป็นในแนวรัศมีของอิเล็กตรอน 2p (รูปที่ 16) มีรูปแบบคล้ายกับรูปที่ 15 โดยมีความแตกต่างว่าความน่าจะเป็นที่จะพบอิเล็กตรอนที่ระยะห่างจากนิวเคลียสจะเป็นค่าบวกเสมอ ตำแหน่งสูงสุดบนกราฟการแจกแจงความน่าจะเป็นไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเลือกทิศทาง อย่างไรก็ตาม ความสูงของค่าสูงสุดนี้ขึ้นอยู่กับทิศทาง โดยจะยิ่งใหญ่ที่สุดเมื่อเวกเตอร์รัศมีเกิดขึ้นพร้อมกันกับทิศทางของแกน x และลดลงเมื่อเวกเตอร์รัศมีเบี่ยงเบนไปจากทิศทางนี้
การกระจายความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอน 2p นี้สอดคล้องกับรูปร่างของเมฆอิเล็กตรอน คล้ายกับลูกแพร์คู่หรือดัมเบล (รูปที่ 17) อย่างที่คุณเห็น เมฆอิเล็กตรอนกระจุกตัวอยู่ใกล้กับแกน x แต่ในระนาบ yz ซึ่งตั้งฉากกับแกนนี้ ไม่มีเมฆอิเล็กตรอน ความน่าจะเป็นที่จะตรวจจับอิเล็กตรอน 2p ที่นี่คือศูนย์
ข้าว. 17. การแสดงแผนผังของเมฆอิเล็กตรอน - อิเล็กตรอน
ข้าว. 18. การแสดงแผนผังของเมฆอิเล็กตรอน - อิเล็กตรอน
ป้ายและในรูป 17 ไม่ได้หมายถึงความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอน (ซึ่งจะเป็นค่าบวกเสมอ!) แต่หมายถึงฟังก์ชันคลื่นซึ่งมีเครื่องหมายที่แตกต่างกันในส่วนต่างๆ ของเมฆอิเล็กตรอน
ข้าว. เลข 17 บ่งบอกถึงรูปร่างของเมฆอิเล็กตรอนโดยประมาณ ไม่เพียงแต่เป็นอิเล็กตรอน 2p เท่านั้น แต่ยังรวมถึงอิเล็กตรอน p ของชั้นที่สามและชั้นถัดๆ ไปด้วย แต่กราฟของการแจกแจงความน่าจะเป็นในแนวรัศมีมีความซับซ้อนมากกว่าที่นี่ แทนที่จะเป็นค่าสูงสุดที่แสดงทางด้านขวาของรูปที่ 1 16, สูงสุดสองตัว (อิเล็กตรอน 3p), สูงสุดสามตัว (อิเล็กตรอน 4p) ฯลฯ ปรากฏบนเส้นโค้งที่สอดคล้องกัน ในกรณีนี้ ค่าสูงสุดที่ใหญ่ที่สุดจะอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้นเรื่อยๆ
คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์ของดีอิเล็กตรอน (l=2) มีรูปร่างที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นไปอีก แต่ละอันแสดงถึงรูป "สี่กลีบ" และสัญญาณของฟังก์ชันคลื่นใน "กลีบ" สลับกัน (รูปที่ 18)
ไม่เพียงแต่พลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม (และขนาดที่เกี่ยวข้องของเมฆอิเล็กตรอน) เท่านั้นที่สามารถรับค่าบางอย่างได้เท่านั้น รูปร่างของเมฆอิเล็กตรอนไม่สามารถกำหนดได้ตามอำเภอใจ ถูกกำหนดโดยหมายเลขควอนตัมวงโคจร I (เรียกอีกอย่างว่ารองหรืออะซิมุธาล) ซึ่งสามารถรับค่าจำนวนเต็มตั้งแต่ 0 ถึง (n - 1) โดยที่ n คือหมายเลขควอนตัมหลัก ค่าที่ต่างกันของ n สอดคล้องกับจำนวนค่าที่เป็นไปได้ของ / ที่แตกต่างกัน ดังนั้นด้วย n = 1 เป็นไปได้เพียงค่าเดียวของจำนวนควอนตัมการโคจร - ศูนย์ (/ = 0) โดยที่ n = 2 / สามารถเท่ากับ 0 หรือ 1 โดยที่ n = 3 ค่าที่เป็นไปได้ของ / มีค่าเท่ากับ 0, 1 และ 2 โดยทั่วไปแล้ว ค่าที่กำหนดของเลขควอนตัมหลัก n สอดคล้องกับค่าที่เป็นไปได้ที่แตกต่างกัน n ของเลขควอนตัมในวงโคจร
ข้อสรุปที่ว่ารูปร่างของเมฆอะตอมอิเล็กตรอนไม่สามารถเป็นไปตามอำเภอใจตามความหมายทางกายภาพของเลขควอนตัม / นี่คือสิ่งที่กำหนดความหมาย โมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรของอิเล็กตรอนปริมาณนี้ เช่นเดียวกับพลังงาน คือลักษณะทางกายภาพเชิงปริมาณของสถานะของอิเล็กตรอนในอะตอม
สูตรโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจร M ของอนุภาคที่เคลื่อนที่รอบจุดศูนย์กลางการหมุนในวงโคจรที่แน่นอนคือผลคูณ เอ็มวีเอฟ,ที่ไหน ต- มวลอนุภาค โวลต์- ความเร็วของมัน จี-เวกเตอร์รัศมีที่เชื่อมต่อจุดศูนย์กลางการหมุนกับอนุภาค (รูปที่ 7) สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่า M เป็นปริมาณเวกเตอร์ ทิศทางของเวกเตอร์นี้ตั้งฉากกับระนาบซึ่งมีเวกเตอร์อยู่ โวลต์และ ช.
รูปร่างหนึ่งของเมฆอิเล็กตรอนสอดคล้องกับค่าเฉพาะของโมเมนตัมเชิงมุมของการโคจรของอิเล็กตรอน M แต่เนื่องจาก M สามารถรับเฉพาะค่าที่ไม่ต่อเนื่องที่ระบุโดยหมายเลขควอนตัมของวงโคจร / รูปร่างของเมฆอิเล็กตรอนจึงไม่สามารถกำหนดเองได้: แต่ละค่าที่เป็นไปได้ของ / สอดคล้องกับรูปร่างที่เฉพาะเจาะจงของเมฆอิเล็กตรอน
เรารู้อยู่แล้วว่าพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมขึ้นอยู่กับเลขควอนตัมหลัก พีในอะตอมไฮโดรเจน พลังงานของอิเล็กตรอนจะสมบูรณ์
ข้าว.
ข้าว. 8. แนวคิดเรื่องขนาดและรูปร่างของเมฆอิเล็กตรอนถูกกำหนดโดยค่า พีอย่างไรก็ตาม ในอะตอมหลายอิเล็กตรอน พลังงานอิเล็กตรอนยังขึ้นอยู่กับค่าของเลขควอนตัมในวงโคจร /; สาเหตุของการพึ่งพานี้จะพิจารณาในมาตรา 31 ดังนั้นสถานะอิเล็กตรอนที่มีลักษณะเฉพาะด้วยค่าที่แตกต่างกันของ / จึงมักเรียกว่า ระดับย่อยพลังงานอิเล็กตรอนในอะตอม ระดับย่อยเหล่านี้ได้รับการกำหนดตัวอักษรดังต่อไปนี้:
ตามสัญลักษณ์เหล่านี้ พวกเขาพูดถึง .s-sublevel, /^-sublevel ฯลฯ อิเล็กตรอนที่มีลักษณะเป็นเลขควอนตัมด้านข้างเป็น 0, 1, 2 และ 3 เรียกว่า เอส-อิเล็กตรอน, พี-อิเล็กตรอน, b/-อิเล็กตรอน และ /-อิเล็กตรอน ตามลำดับ สำหรับค่าที่กำหนดของเลขควอนตัมหลัก nเอสอิเล็กตรอนจะมีพลังงานต่ำที่สุด พี-, ดี-และ /-อิเล็กตรอน
สถานะของอิเล็กตรอนในอะตอมที่สอดคล้องกับค่าที่กำหนด พี่ฉันเขียนไว้ดังนี้ ขั้นแรก ค่าของเลขควอนตัมหลักจะถูกระบุด้วยตัวเลข และจากนั้นด้วยตัวอักษร เลขควอนตัมในวงโคจรจะถูกระบุ ดังนั้น ชื่อที่ 2 รหมายถึงอิเล็กตรอนที่มี n = 2 และ 1 = 1 การกำหนด 3d- ไปสู่อิเล็กตรอนซึ่งมี น= 3 และ / = 2
เมฆอิเล็กตรอนไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนในอวกาศ ดังนั้นแนวคิดเรื่องขนาดและรูปร่างจึงต้องมีการชี้แจง ให้เราพิจารณาเป็นตัวอย่าง เมฆอิเล็กตรอนของอิเล็กตรอน 15 ตัวในอะตอมไฮโดรเจน (รูปที่ 8) ตรงจุด เอ,ซึ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียส ความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนจะถูกกำหนดโดยกำลังสองของฟังก์ชันคลื่น กพื้นผิวที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่ากันเชื่อมต่อจุดที่ความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนมีค่าเท่ากันของ j^ ในกรณีของอิเล็กตรอน 15 อิเล็กตรอน พื้นผิวดังกล่าวจะกลายเป็นทรงกลม ซึ่งภายในนั้นมีเมฆอิเล็กตรอนบางส่วนอยู่ (ในรูปที่ 8 ภาพตัดขวางของทรงกลมนี้โดยระนาบของรูปนั้นจะถูกพรรณนา โดยวงกลมที่ผ่านจุดนั้น ก)ตอนนี้ให้เราเลือกจุด ขซึ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น และยังดึงพื้นผิวที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่ากันผ่านนิวเคลียสอีกด้วย พื้นผิวนี้จะมีรูปร่างเป็นทรงกลมเช่นกัน แต่ภายในจะประกอบด้วยเมฆอิเล็กตรอนส่วนใหญ่มากกว่าภายในทรงกลม ก.สุดท้าย ให้ส่วนที่เด่นของเมฆอิเล็กตรอนอยู่ภายในพื้นผิวที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่ากันที่ลากผ่านจุด c โดยปกติแล้วพื้นผิวนี้จะถูกวาดขึ้นเพื่อให้มีประจุและมวลของอิเล็กตรอนถึง 90% พื้นผิวดังกล่าวเรียกว่า พื้นผิวขอบเขตและรูปร่างและมิติของมันถือเป็นรูปร่างและขนาดของเมฆอิเล็กตรอน พื้นผิวขอบเขต
ข้าว. 9.กราฟของฟังก์ชัน fif 2 ต่อ 1 วินาทีอิเล็กตรอน
ข้าว. 10.
อิเล็กตรอน 15 ตัวนั้นเป็นทรงกลม แต่พื้นผิวขอบเขตของ ^- และ ^-อิเล็กตรอนจะมีรูปร่างที่ซับซ้อนกว่า (ดูด้านล่าง)
ในรูป รูปที่ 9 แสดงค่าของฟังก์ชันคลื่น φ (ดูรูปที่ 9 ก) และสี่เหลี่ยมจัตุรัส (ดูรูปที่ 9 6) สำหรับอิเล็กตรอน 15 ตัว ขึ้นอยู่กับระยะห่าง r จากนิวเคลียส เส้นโค้งที่ปรากฎไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของระยะที่วัดได้ r นี่หมายความว่า เมฆอิเล็กตรอนของอิเล็กตรอน ls มีความสมมาตรทรงกลม, เช่น. มีรูปร่างเป็นลูกบอล เส้นโค้งในรูป 9, กซึ่งอยู่ด้านหนึ่งของแกนระยะ (แกนแอบซิสซา) ตามมาว่าฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอน 15 ตัวมีเครื่องหมายคงที่ เราจะถือว่ามันเป็นเชิงบวก
รูปที่ 9 ขยังแสดงให้เห็นว่าเมื่อระยะห่างจากนิวเคลียสเพิ่มขึ้น ค่าของ φ 2 จะลดลงอย่างน่าเบื่อหน่าย ซึ่งหมายความว่าเมื่อคุณเคลื่อนออกจากนิวเคลียส ความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนของอิเล็กตรอน 15 ตัวจะลดลง ข้อสรุปนี้สามารถอธิบายได้ด้วยรูปที่ 5.
นี่ไม่ได้หมายความว่ามีการเจริญเติบโต ชความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอน 15 ตัวก็ลดลงอย่างน่าเบื่อเช่นกัน ในรูป 10 มีการเน้นชั้นบางๆ ไว้ระหว่างทรงกลมที่มีรัศมี ชและ (g + Ar) โดยที่ Ar เป็นปริมาณเล็กน้อย เมื่อ r เพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนในชั้นทรงกลมที่พิจารณาจะลดลง แต่ในขณะเดียวกันปริมาตรของชั้นนี้ก็เพิ่มขึ้นเท่ากับ 4l g 2 Ar ตามที่ระบุไว้ใน§ 26 ความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนใน AK ปริมาตรน้อยแสดงโดยผลคูณ φ 2 DK ในกรณีนี้ AK = 4lg 2 Ar; ดังนั้นความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนในชั้นทรงกลมที่อยู่ระหว่าง r และ (r + Ar) จึงเป็นสัดส่วนกับค่า 4r 2 f 2 ในผลิตภัณฑ์นี้ เมื่อ r เพิ่มขึ้น ปัจจัย 4l r 2 จะเพิ่มขึ้น และปัจจัย φ 2 จะลดลง ที่ค่าน้อยของ g ค่า 4l g 2 จะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าφ 2 จะลดลงที่ค่ามาก - ในทางกลับกัน ดังนั้นผลิตภัณฑ์ 4lr 2 φ 2 ซึ่งแสดงถึงความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนที่ระยะห่าง r จากนิวเคลียสจะผ่านค่าสูงสุดเมื่อ r เพิ่มขึ้น
การพึ่งพาปริมาณ 4r 2 f 2 บน r จะแสดงสำหรับอิเล็กตรอน 15 ตัวในรูป 11 (กราฟดังกล่าวเรียกว่า กราฟของรัศมี dis-
ข้าว. 11.
ข้าว. 12.พล็อตฟังก์ชันคลื่นสำหรับ 25- (ก)และอิเล็กตรอน 35 ตัว (ข)
ขีดจำกัดความน่าจะเป็นการหาอิเล็กตรอน) ดังรูป 11 ความน่าจะเป็นที่จะตรวจจับอิเล็กตรอน 15 อิเล็กตรอนในระยะทางสั้น ๆ จากนิวเคลียสนั้นใกล้กับศูนย์ เนื่องจาก ชน้อย. ความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนที่ระยะห่างจากนิวเคลียสมากนั้นก็มีน้อยมากเช่นกัน: ที่นี่ปัจจัย φ 2 ใกล้กับศูนย์ (ดูรูปที่ 9 6). ห่างจากแกนกลางไปพอสมควร กรัม 0ความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนมีค่าสูงสุด สำหรับอะตอมไฮโดรเจน ระยะนี้คือ 0.053 นาโนเมตร ซึ่งตรงกับค่ารัศมีของวงโคจรอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุดซึ่งคำนวณโดยบอร์ อย่างไรก็ตาม การตีความปริมาณนี้ในทฤษฎีของบอร์และจากมุมมองของกลศาสตร์ควอนตัมนั้นแตกต่างออกไป ตามความเห็นของบอร์ ระบุว่าเป็นอิเล็กตรอนในอะตอมไฮโดรเจน ตั้งอยู่ที่ระยะห่าง 0.053 นาโนเมตรจากนิวเคลียส และจากมุมมองของกลศาสตร์ควอนตัม ระยะนี้สอดคล้องกันเท่านั้น ความน่าจะเป็นสูงสุดการตรวจจับอิเล็กตรอน
คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์ 5 อิเล็กตรอนของชั้นที่สอง สาม และชั้นต่อมามีความสมมาตรทรงกลม เช่น ในกรณีของอิเล็กตรอน 15 ตัว มีลักษณะเป็นทรงกลม อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ฟังก์ชันคลื่นจะเปลี่ยนไปในลักษณะที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยเพิ่มระยะห่างจากนิวเคลียส ดังรูป 12 การพึ่งพา φ บน ชสำหรับอิเล็กตรอน 25 และ 35 อิเล็กตรอนนั้นไม่ใช่โมโนโทนิก ที่ระยะห่างจากนิวเคลียสต่างกัน ฟังก์ชันคลื่นจะมีเครื่องหมายต่างกัน และบนเส้นโค้งที่สอดคล้องกันก็มีอยู่ จุดสำคัญ(หรือ โหนด)โดยที่ค่าของฟังก์ชันคลื่นเป็นศูนย์ ในกรณีที่มีอิเล็กตรอน 25 อิเล็กตรอนจะมีจุดเดียว ในกรณีที่มีอิเล็กตรอน 35 อิเล็กตรอนจะมี 2 ตำแหน่ง เป็นต้น ด้วยเหตุนี้ โครงสร้างของเมฆอิเล็กตรอนจึงมีความซับซ้อนมากกว่าโครงสร้างของอิเล็กตรอนขนาด 15 อิเล็กตรอนด้วย ในรูป ในรูป 13 แสดงแผนผังของเมฆอิเล็กตรอนที่มี 25 อิเล็กตรอนเป็นตัวอย่าง
กราฟของการแจกแจงความน่าจะเป็นในแนวรัศมีของอิเล็กตรอน 25 และ 35 ตัวก็มีลักษณะที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นกัน (รูปที่ 14) ที่นี่ไม่มีค่าสูงสุดหนึ่งค่าอีกต่อไป ดังในกรณีของอิเล็กตรอน 15 อิเล็กตรอน แต่ค่าสูงสุดสองหรือสามค่าตามนั้น ในกรณีนี้ ค่าสูงสุดหลักจะอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากเท่าใด ค่าของเลขควอนตัมหลักก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น พี
ข้าว. 13.
ข้าว. 14.แผนการแจกแจงความน่าจะเป็นแบบรัศมีเป็นเวลา 2 วินาที- (ก)และ 35 อิเล็กตรอน ( 6 )
ให้เราพิจารณาโครงสร้างของเมฆอิเล็กตรอนของอิเล็กตรอน 2/? เมื่อเคลื่อนที่ออกจากนิวเคลียสไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอน 2p จะเปลี่ยนไปตามเส้นโค้งที่แสดงในรูปที่ 1 15, ก.ที่ด้านหนึ่งของนิวเคลียส (ทางขวาในรูป) ฟังก์ชันคลื่นเป็นค่าบวก และนี่คือค่าสูงสุดบนเส้นโค้ง ส่วนอีกด้านหนึ่งของนิวเคลียส (ทางด้านซ้ายในรูป) ฟังก์ชันคลื่นเป็นค่าลบ และมีจุดต่ำสุดบนเส้นโค้ง ที่จุดกำเนิด ค่าของ φ จะกลายเป็นศูนย์ ฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอน 2p ต่างจากอิเล็กตรอน 5 ตัวตรงที่ไม่มีสมมาตรทรงกลม สิ่งนี้แสดงในความจริงที่ว่าความสูงของค่าสูงสุด (และตามความลึกของค่าต่ำสุด) ในรูป 15 ขึ้นอยู่กับทิศทางที่เลือกของเวกเตอร์รัศมี ช.ในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง (เพื่อความแน่นอนเราจะพิจารณาเป็นทิศทางของแกนพิกัด เอ็กซ์)ความสูงของค่าสูงสุดนั้นยิ่งใหญ่ที่สุด (ดูรูปที่ 15 โอ)ในทิศทางที่ทำมุมกับแกน เอ็กซ์,ยิ่งมุมนี้ใหญ่ขึ้น ความสูงของค่าสูงสุดก็จะยิ่งน้อยลง (ดูรูปที่ 15 ขวี); ถ้ามันเท่ากับ 90° ค่าของ φ ในทิศทางที่สอดคล้องกันจะเป็นศูนย์ที่ระยะห่างจากนิวเคลียส
กราฟของการแจกแจงความน่าจะเป็นในแนวรัศมีของอิเล็กตรอน 2p (รูปที่ 16) มีรูปแบบคล้ายกับรูปที่ 15 โดยมีความแตกต่างว่าความน่าจะเป็นที่จะพบอิเล็กตรอนที่ระยะห่างจากนิวเคลียสจะเป็นค่าบวกเสมอ ตำแหน่งสูงสุดบนเส้นโค้งการกระจายอาจเป็นได้
ข้าว. 16.
ข้าว. 15.
ข้าว.
ข้าว.
ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเลือกทิศทาง อย่างไรก็ตาม ความสูงของค่าสูงสุดนี้ขึ้นอยู่กับทิศทาง โดยจะยิ่งใหญ่ที่สุดเมื่อเวกเตอร์รัศมีเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของแกน เอ็กซ์,และลดลงเมื่อเวกเตอร์รัศมีเบี่ยงเบนไปจากทิศทางนี้
การกระจายความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอน 2/? นี้สอดคล้องกับรูปร่างของเมฆอิเล็กตรอน ชวนให้นึกถึงลูกแพร์คู่หรือดัมเบล (รูปที่ 17) ดังที่เห็นได้ว่าเมฆอิเล็กตรอนกระจุกตัวอยู่ใกล้แกน เอ็กซ์,และในเครื่องบิน ใช่,ไม่มีเมฆอิเล็กตรอนตั้งฉากกับแกนนี้ ความน่าจะเป็นที่จะตรวจพบอิเล็กตรอน 2p ตรงนี้คือศูนย์ เครื่องหมาย “+” และ “-” ในรูป 17 ไม่ได้หมายถึงความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอน (ซึ่งเป็นบวกเสมอ!) แต่หมายถึงฟังก์ชันคลื่น φ ซึ่งมีเครื่องหมายที่แตกต่างกันในส่วนต่างๆ ของเมฆอิเล็กตรอน
รูปที่ 17 แสดงให้เห็นรูปร่างของเมฆอิเล็กตรอนโดยประมาณ ไม่เพียงแต่เป็นอิเล็กตรอน 2p เท่านั้น แต่ยังรวมถึงอิเล็กตรอน p ของชั้นที่สามและชั้นถัดๆ ไปด้วย แต่กราฟของการแจกแจงความน่าจะเป็นในแนวรัศมีมีความซับซ้อนมากกว่าที่นี่ แทนที่จะเป็นค่าสูงสุดที่แสดงทางด้านขวาของรูปที่ 1 16, จุดสูงสุด 2 จุด (3p-อิเล็กตรอน), จุดสูงสุด 3 จุด (4p-อิเล็กตรอน) ฯลฯ ปรากฏบนเส้นโค้งที่สอดคล้องกัน ในกรณีนี้ ค่าสูงสุดที่ใหญ่ที่สุดจะอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้นเรื่อยๆ
เมฆอิเล็กทรอนิกส์ (7 อิเล็กตรอน (/ = 2)) มีรูปร่างที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น แต่ละอันเป็นรูป "สี่กลีบ" และสัญญาณของฟังก์ชันคลื่นใน "กลีบดอก" สลับกัน (รูปที่ 18)
คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์
คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์เป็นแบบจำลองภาพที่สะท้อนการกระจายตัวของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในอะตอมหรือโมเลกุล
ในครั้งแรกหลังจากการเกิดขึ้นของสมการคลื่นอันโด่งดังของ E. Schrödinger มีความพยายามหลายครั้งเพื่อค้นหาความหมายทางกายภาพที่เป็นไปได้ของฟังก์ชันคลื่น และพัฒนาแบบจำลองพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในอะตอม จากจุดเริ่มต้น E. Schrödingerพูดถึง "อิเล็กตรอนสเมียร์" ซึ่งมีประจุซึ่งถูกป้ายไปทั่วอวกาศและกระจายไปตามแอนติโนดของการแกว่งและเสนอแนวคิดของ "แพ็กเก็ตคลื่น"
อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์ต่างวิพากษ์วิจารณ์แบบจำลองนี้ Max Born แสดงให้เห็นว่าคลื่นเหล่านี้ควรได้รับการตีความทางสถิติจากมุมมองของทฤษฎีความน่าจะเป็น คลื่นนั้นไม่ใช่วัตถุ แต่เป็นเพียงนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนที่จุดใดจุดหนึ่งในอวกาศ
เนื่องจากเป็นแบบจำลองภาพของสถานะของอิเล็กตรอนในอะตอมในวิชาเคมี จึงมีการใช้ภาพของเมฆ ความหนาแน่นของส่วนที่เกี่ยวข้องซึ่งเป็นสัดส่วนกับความน่าจะเป็นในการตรวจจับอิเล็กตรอนที่นั่น เมฆอิเล็กตรอนจะถูกวาดให้มีความหนาแน่นมากที่สุด (โดยมีจำนวนจุดมากที่สุด) ในบริเวณที่มีแนวโน้มที่จะตรวจพบอิเล็กตรอนมากที่สุด
มีวิธีอื่นในการอธิบายการกระจายตัวในแนวรัศมีของความน่าจะเป็นในการค้นหาความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่สัมพันธ์กับนิวเคลียสของอะตอม
เส้นโค้งการกระจายแนวรัศมีของความน่าจะเป็นในการค้นหาอิเล็กตรอนในอะตอมไฮโดรเจนแสดงให้เห็นว่าความน่าจะเป็นในการค้นหาอิเล็กตรอนนั้นสูงสุดในชั้นทรงกลมบาง ๆ โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ตำแหน่งของโปรตอนและมีรัศมีเท่ากับรัศมีบอร์ a 0
เมฆอิเล็กตรอนมักถูกพรรณนาว่าเป็นพื้นผิวขอบเขต (ครอบคลุมประมาณ 90% ของความหนาแน่น) ในกรณีนี้ จะละเว้นการกำหนดความหนาแน่นโดยใช้จุด
หมายเหตุ
ดูเพิ่มเติม
มูลนิธิวิกิมีเดีย
2010.
ดูว่า "คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:
ดูว่า "คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:เมฆอิเล็กตรอน - สถานะ debesis ของอิเล็กทรอนิกส์เช่น T sritis chemija apibrėžtis Elektronų buvimo aplink atomo branduolį erdvė. ทัศนคติ: engl. บรรยากาศอิเล็กตรอน เมฆอิเล็กตรอน บรรยากาศอิเล็กทรอนิกส์ คลาวด์รัสอิเล็กทรอนิกส์ เมฆอิเล็กตรอน...
Chemijos ยุติ aiškinamasis žodynasเมฆอิเล็กตรอน
- สถานะ debesis อิเล็กทรอนิกส์เช่น T sritis fizika atitikmenys: engl เมฆอิเล็กตรอน บรรยากาศอิเล็กทรอนิกส์ vok คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์ อิเล็กโตรเนแนตโมสเฟียร์, f; Elektronenwolke, f rus. เมฆอิเล็กตรอน n; เมฆอิเล็กตรอน, n pranc. atmosphère électronique … Fizikos สิ้นสุด žodynas
- สถานะ debesis อิเล็กทรอนิกส์เช่น T sritis fizika atitikmenys: engl เมฆอิเล็กตรอน บรรยากาศอิเล็กทรอนิกส์ vok คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์ อิเล็กโตรเนแนตโมสเฟียร์, f; Elektronenwolke, f rus. เมฆอิเล็กตรอน n; เมฆอิเล็กตรอน, n pranc. atmosphère électronique … Fizikos สิ้นสุด žodynas
อะตอมของฮีเลียม อะตอม (กรีกโบราณ: ἄτομος แบ่งแยกไม่ได้) เป็นส่วนที่เล็กที่สุดขององค์ประกอบทางเคมี ซึ่งเป็นพาหะของคุณสมบัติของมัน อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอมและเมฆอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวก และ... ... Wikipedia แลมบ์ดาสองเท่า (แยก) ระดับพลังงานของโมเลกุลที่อ่อนแอ แบ่งออกเป็นสองระดับของพลังงานการหมุนแบบอิเล็กทรอนิกส์แต่ละอัน ระดับของโมเลกุลที่มีเลขควอนตัมไม่เป็นศูนย์และ J (ดูโมเลกุล) ตัวเลข L อธิบายการฉายภาพ... ...
- (จากอะตอมของกรีกแบ่งแยกไม่ได้) อนุภาคของสารที่มีขนาดจุลทรรศน์และมีมวลต่ำมาก (อนุภาคขนาดเล็ก) ซึ่งเป็นส่วนที่เล็กที่สุดขององค์ประกอบทางเคมีซึ่งเป็นพาหะของคุณสมบัติของมัน แต่ละองค์ประกอบสอดคล้องกับสกุล A.,... ...
- (พันธะ σ และ π) พันธะเคมีโควาเลนต์ โดดเด่นด้วยการกระจายความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่มีความเฉพาะเจาะจงมากขึ้น แต่แตกต่างกัน ดังที่ทราบกันดีว่าพันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นจากการแบ่งปันอิเล็กตรอน... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต
- (จากภาษากรีก อะตอมมอส แบ่งแยกไม่ได้) ส่วนหนึ่งอยู่ในกล้องจุลทรรศน์ VA ขนาดและมวล (อนุภาคขนาดเล็ก) ซึ่งเป็นส่วนที่เล็กที่สุดของสารเคมี ธาตุซึ่งเป็นผู้ถือนักบุญของมัน เคมีแต่ละอย่าง องค์ประกอบสอดคล้องกับคำจำกัดความ สกุล A. ซึ่งกำหนดโดยสารเคมี เครื่องหมาย. ก. มีอยู่ใน… … แลมบ์ดาสองเท่า (แยก) ระดับพลังงานของโมเลกุลที่อ่อนแอ แบ่งออกเป็นสองระดับของพลังงานการหมุนแบบอิเล็กทรอนิกส์แต่ละอัน ระดับของโมเลกุลที่มีเลขควอนตัมไม่เป็นศูนย์และ J (ดูโมเลกุล) ตัวเลข L อธิบายการฉายภาพ... ...
ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสที่มีประจุบวกและอยู่ห่างจากพวกมันออกไป
ขณะนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่มีวงโคจรดังกล่าวในอะตอม จากการคำนวณและข้อมูลการทดลอง นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าอิเล็กตรอนสามารถอยู่ห่างจากนิวเคลียสเมื่อเคลื่อนที่ได้ ฉันยังสามารถติดตั้งได้ ความน่าจะเป็นของการเข้าพักอิเล็กตรอนในระยะห่างจากนิวเคลียส
การมีอยู่ของอิเล็กตรอนที่ระยะหนึ่งจากนิวเคลียสจะแสดงด้วยจุดตามอัตภาพ ในกรณีที่อิเล็กตรอนตั้งอยู่บ่อยกว่า การจัดเรียงจุดจะมีความหนาแน่นมากขึ้น โดยที่บ่อยครั้งน้อยกว่า ก็มีความหนาแน่นน้อยลง
เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในอะตอม H มันจะก่อตัวเป็นเมฆทรงกลม
เซตของตำแหน่งอิเล็กตรอนต่าง ๆ ถือเป็น ดูว่า "คลาวด์อิเล็กทรอนิกส์" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:โดยมีความหนาแน่นประจุลบจำนวนหนึ่ง
ใกล้กับนิวเคลียส คุณสามารถเลือกพื้นที่ที่มีความน่าจะเป็นในการค้นหาอิเล็กตรอนมากที่สุดได้
พื้นที่รอบนิวเคลียสของอะตอมซึ่งมีแนวโน้มที่จะพบอิเล็กตรอนมากที่สุดเรียกว่า เมฆอิเล็กตรอน.
|
S-อิเล็กตรอนมีรูปร่างเป็นทรงกลมของเมฆอิเล็กตรอน
ซี - 1ส 2 2 ส 2 2P 2 P-อิเล็กตรอนมีรูปร่างอิเล็กตรอนรูปดัมเบล เมฆ
(รูปทรงแปดเหลี่ยมปกติ)
รูปร่างและขนาดของเมฆอิเล็กตรอนโดยเฉพาะจะถูกกำหนด ออร์บิทัลของอะตอม- ออร์บิทัลของอะตอมเป็นฟังก์ชันของลักษณะคู่ของอิเล็กตรอน ซึ่งกำหนดไว้ที่แต่ละจุดในปริภูมินิวเคลียร์รอบโลก พวกมันไม่มีรูปร่าง เพราะว่า... นี่คือแนวคิดทางคณิตศาสตร์ อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับเมฆอิเล็กตรอนที่สอดคล้องกัน ออร์บิทัลถูกกำหนดด้วยสัญลักษณ์ s, p, d, f
ในอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี ชั้นแรกตรงกับวงโคจรเอสหนึ่งวง ซึ่งสามารถประกอบด้วยอิเล็กตรอนสองตัวได้ ชั้นที่สองมีออร์บิทัล s พลังงานสำรองของอิเล็กตรอนที่อยู่บนนั้นสูงกว่าพลังงานสำรองของอิเล็กตรอนในชั้นแรก นอกจากนี้ชั้นที่สองยังมี p-orbitals สามอันซึ่งสอดคล้องกับเมฆอิเล็กตรอนรูปดัมเบลที่มีขนาดเท่ากัน พวกมันตั้งฉากซึ่งกันและกัน เช่น แกนพิกัด x, y และ z ชั้นที่ 3 นอกเหนือจาก 1 s และ p 3 ออร์บิทัลแล้ว ยังมีออร์บิทัล 5 d
มี 2 Sē ในอะตอมของ He ดังนั้น คำถามจึงเกิดขึ้น: เมฆอิเล็กตรอนทรงกลมสองก้อนสามารถอยู่ร่วมกันในระดับพลังงานเดียวกันได้อย่างไร
ปรากฎว่านอกเหนือจากการเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสที่เราได้พิจารณาไปแล้ว อิเล็กตรอนยังมีการเคลื่อนไหวที่สามารถแสดงเป็นการหมุนรอบแกนของพวกมันเองได้ การหมุนนี้เรียกว่า หมุน(แปลจากภาษาอังกฤษ - แกนหมุน)
หนึ่งวงโคจรสามารถมีได้เพียง 2 ē ที่มีการหมุนตรงกันข้าม (ตรงกันข้าม) กล่าวคือ ดูเหมือนว่าหนึ่ง ē จะหมุนรอบแกนตามเข็มนาฬิกา และอีกอัน - ทวนเข็มนาฬิกา
จากผลการศึกษาทดลองพบว่า เช่น ในออกซิเจนธรรมชาติ นอกจากอะตอมของออกซิเจนที่มีมวล 16 แล้ว ยังมีอะตอมที่มีมวล 17 และ 18 อีกด้วย
อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มีประจุนิวเคลียร์เท่ากัน (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเท่ากัน) แต่มีมวลต่างกัน (จำนวนนิวตรอนต่างกัน) เรียกว่า ไอโซโทป