Сверхпроводимость Ядерные силы Деление ядер m Элементарные частицы Кварки Поляризация диэлектриков Применение закона Ампера Соединение конденсаторов Кинематика Фотонный газ Постулаты Бора

Квантовая физика Кинематика Ядерная физика

О периодической системе элементов Д.И. Менделеева.

В основе систематики заполнения электронных состояний в атомах лежит принцип Паули. Это позволяет объяснить Периодическую систему элементов Д.И. Менделеева (1869) — фундаментальный закон природы — основу современной химии, атомной и ядерной физики. Понимание периодической системы элементов основано на идее об оболочечной структуре электронного облака атома. Процесс застройки первых 22-х элементов периодической системы представлен в таблице 13.3. Каждый следующий атом получается из предыдущего добавлением заряда ядра на единицу (е) и добавлением одного электрона, который помещают в разрешенное принципом Паули состояние с наименьшей энергией. Так, третий элемент (литий) имеет, кроме заполненной K-оболочки, один электрон в подоболочке 2s. Этот электрон связан с ядром слабее других и является внешним (валентным, оптическим). Основное состояние этого электрона характеризуется значением п = 2.

 Табл. 13.3 Магнитные свойства вещества Определение в начале 19 века движения электрических зарядов в качестве источника магнитного поля и установление ядерно-электронного строения вещества в начале 20 века предопределило современные

1. Распределение электронов по состояниям называют электронной конфигурацией. Их обозначают символически, например, так:

ls2 2s2 2p6 3s.

Это означает, что в атоме имеются два ls-электрона, два 2s2-электрона, шесть 2р-электронов и один 3s -электрон. Из таблицы 13.3 видно, что это — электронная конфигурация атома Na.

2. Оболочку (или подоболочку), полностью заполненную электронами, называют замкнутой. Электроны в каждой подоболочке называют эквивалентными, у них одинаковые значения nиl.

 3. Вплоть да атома калия К последовательность заполнения оболочек и подоболочек имеет «идеальный» характер. Первый «сбой» происходит с атомом К: внешний электрон занимает, вместо Зd-состояния, 4s. Подобное — не единственный случай в периодической системе, и связано это с тем, что такие конфигурации оказываются более выгодными в энергетическом отношении.

 4. Наблюдаемая периодичность химических и ряда физических свойств атомов объясняется поведением внешних валентных электронов. Выяснилось, что эта периодичность связана с определенной периодичностью электронной конфигурации атомов, в частности, с конфигурацией внешних электронов.

 5. В правой колонке табл. 13.3 приведены основные термы атомов. Для первых четырех атомов определение основного состояния не вызывает трудности — для этого достаточно принципа Паули. Но уже для бора В возникает неопределенность: одному р-электрону соответствует l = 1 и s = 1/2, откуда j = 3/2 или 1/2, т. е. два состояния: Р3/2 и P1/2. Какое из них является основным, можно решить лишь с помощью правил Хунда.

Правила Хунда. Это полуэмпирические правила, относящиеся к системе эквивалентных электронов (у них п и l одинаковы), т. е. для электронов, находящихся в одной подоболочке. Этих правил два:

 1. Минимальной энергией данной электронной конфигурации обладает терм с наибольшим возможным значением спина S и с наибольшим возможным при таком S значении L.

 2. При этом квантовое число J = |L – S|, если подоболочка заполнена менее, чем наполовину, и J = L + S в остальных случаях.

Закон Кирхгофа

1. Формулировка

Спектральная поглощательная способность.

AυT =(dWυ, υ+dυ)погл/(dWυ, υ+dυ)

AλT =(dW λ, λ +d λ)погл/=(dW λ, λ +d λ)

Какая доля падающей энергии поглащается

Наступит термодинамическое равновесие

R’υT/ A’υT = R’’υT/ A’’υT= R’’’υT/ A’’’υT = f(υ,T)

R’ λ T/ A’ λ T = R’’ λ T/ A’’ λ T= R’’’ λ T/ A’’’ λ T = f(λ,T)

В состоянии термодинамического равновесия RυT и AυT не зависит от природы тела и для всех тел есть одна универсальная функция частоты и температуры

f(υ,T) и f(λ,T) - универсальная функция Кирхгофа

2. Вывод

Абсолютно твердое тело

AυT = 1

AλT = 1

Модель:

d<<R

RυT=rυT

серое тело излучает RυT * dS

поглощает AυT * rυT * dS

Wизл = W погл

RυT / AυT = rυT


Характеристические рентгеновские спектры