Поиск





Суббота, 20.07.2019, 06:10
Приветствую Вас Гость | RSS
Всё что нас окружает имеет свою загадку...
Главная | Регистрация | Вход


Главная » Ядерная физика

Атом электричества — электрон

По мере углубления в изучение свойств окружающих нас тел человек все чаще и чаще сталкивался с проявлением электрических сил. Именно электрическая энергия в конечном счете дала в его руки наиболее гибкие и тонкие способы и средства решать самые разнообразные задачи, встречающиеся в современной науке и технике.

Мы уже знаем, что каждый атом представляет собой целую систему взаимодействующих друг с другом электрических зарядов — положительно заряженных ядер и вращающихся вокруг них отрицательных электронов. А так как подавляющая часть массы всего атома сосредоточена в его ядре, то выходит, что почти вся масса окружающих нас веществ связана с положительным электричеством, которое в значительной степени определяет и свойства окружающей нас природы.

Отличие химических свойств того или иного вещества, например кислорода от железа, объясняется только тем, что в ядре атома кислорода сосредоточено восемь положительных электрических зарядов, в ядре атома железа — 26, а в оболочках — соответствующие им количества электронов. Большинство наблюдаемых в природе химических реакций является результатом взаимодействия внешних электронов, вращающихся на сравнительно огромных расстояниях от своих ядер.

Долгое время электрон считался простейшей и самой маленькой частицей мироздания. Все электроны всех веществ совершенно одинаковы, будь это вода, дерево или железо. Ни при каких обстоятельствах не удается получать или наблюдать ни отрицательных, ни положительных электрических зарядов меньше заряда одного электрона.

При исследовании выяснилось, что к электронам в атоме нельзя применять полностью законы движения в том виде, как их установили для больших объектов. В пространстве, из-меряемом стомиллионными долями саитиметра, действуют совершенно иные законы.

В отличие от солнечной или любой другой крупной механической системы, в которой тело в зависимости от ее начальной скорости может двигаться по любой орбите, в атоме для движения электронов разрешены только орбиты, соответствующие строго определенным значениям их энергии и магнитным моментам. Никаких других значений энергии электрон в данном атоме иметь не может.

Такой дискретный (прерывистый) характер местоположения электрона на орбитах или, точнее, возможность существования только строго определенных уровней энергий электрона и невозможность иметь для него в атоме промежуточные величины энергии — одно из основных свойств, вытекающих из квантовой теории. Согласно этой теории, переход электрона с одной орбиты на другую, т. е. из одного энергетического состояния внутри атома в другое, сопровождается поглощением или испусканием кванта света строго определенной энергии. И если какая-либо орбита уже занята одним электроном, она не может быть занята другим электроном; в атоме не может быть двух электронов, которые бы находились в одном и том же энергетическом состоянии.

Из всех возможных состояний, которые электрон может иметь в атоме, прежде всего замещается то, при котором он обладает наименьшей энергией и, следовательно, сильнее всего притягивается к ядру, т. е. располагается на самой близкой к ядру орбите.

Таким образом, электроны не могут все скопиться на одной и той же орбите, и каждый следующий занимает орбиту, соответствующую более высокому уровню энергии и остающуюся еще свободной. По этому правилу и происходит распределение электронов в атомах различных элементов в порядке возрастания их энергии, или так называемого квантового состояния.

Химические свойства атома зависят от количества и расположения электронов в оболочке. Каждый период менделеевской таблицы заполняется и строится по тому же закону, что и предыдущий. Поэтому и химические свойства, например, второго периода близко подходят к свойствам первого периода. Распределение электронов в атоме лития потом снова воспроизводится, но только на другом энергетическом уровне — в атоме натрия. Через один период мы имеем аналогичное состояние электронов в атоме калия, затем в атомах рубидия и цезия и т. д. Все эти элементы принадлежат к первому столбцу таблицы Менделеева — к группе щелочных металлов.

Чтобы оторвать самый внешний электрон от атома, например лития, нужно затратить энергию, равную 5,39 эв. Два других электрона этого атома, расположенные ближе к ядру, удерживаются более прочно. Энергия связи их с ядром соответственно равна 75,6 и 122,4 эв.

Направленный поток свободных, т. е. оторванных от своих атомов, электронов в проводниках или полупроводниках и является хорошо всем знакомым электрическим током.

При поглощении атомом поступающей извне энергии, причем эта энергия поглощается строго определенными порциями — квантами, электроны переходят на более удаленные от ядра орбиты (или более высокие энергетические уровни). Чем выше энергия поглощаемых квантов, тем дальше от ядра перебрасывается электрон.

В таком так называемом возбужденном состоянии предоставленный самому себе атом долго пребывать не может и вынужден вернуться обратно в обычное свое состояние. Осуществляется это тем, что заброшенный на более удаленную орбиту электрон возвращается на свое прежнее место. А приобретенная атомом излишняя порция энергии испускается в виде кванта электромагнитного излучения. Когда такой переход совершается на крайних орбитах (где энергия связи электрона с ядром слабее всего), испускаются кванты инфракрасных лучей, видимого света или ультрафиолетовых лучей. При перескоках электронов на орбиты, более близкие к ядру атома (допустим, сразу через одну или несколько орбит), испускаются кванты более «жесткого» электромагнитного излучения— рентгеновских лучей, обладающих во много раз большей энергией, чем лучи видимого и невидимого ультрафиолетового и инфракрасного света.

Категория: Ядерная физика | Добавил: braveahiles (24.07.2012)
Просмотров: 2037 | | Рейтинг: 0.0/0
Интересный материал? Поделитесь с друзьями:
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:

Copyright Science Corp © 2019