Модель электронного облака

Модель электронного облака

Модель электронного облакаВ 1927 г. немецкий физик Вернер Карл Гейзенберг показал, что вследствие двойственной корпускулярно-волновой природы материи невозможно одновременно с одинаковой точностью определить положение электрона в пространстве и его скорость или количество движения mυ. Математически этот принцип неопределенности записывается в виде ∆x•∆Pxh, где ∆х — неопределенность положения электрона в пространстве; ∆Рх— неопределенность в определении его импульса; — постоянная Планка. Из этого соотношения следует, что если достаточно точно определить скорость движения электрона (а значит, и его кинетическую энергию), то его положение в пространстве останется неопределенным и наоборот.

Рис. Местонахождения s-электрона в атоме водорода с помощью облака точек

Поэтому понятие точного местонахождения электрона в атомном пространстве необходимо заменить понятием вероятности его нахождения в элементе объема ∆V. Мы должны оперировать такими величинами, как среднее и наиболее вероятное расстояние электрона от ядра, средняя скорость его движения в атоме и т. д. Чтобы показать геометрическое распределение электронов в атомном пространстве, можно воспользоваться моделью (электронного облака). Представим себе вначале электронное строение простейшего атома — атома водорода.

s-Электронное облакоРис. 2. s-Электронное облако

В поле положительно заряженного ядра с огромной скоростью движется электрон, проявляя одновременно свойства частицы и волны. Вероятность нахождения электрона в каждом элементе ∆атомного пространства неодинакова. Поэтому местонахождение электрона в атоме можно условно изобразить в виде облака точек (рис. 1). Большая или меньшая плотность этого облака означает соответственно большую или меньшую вероятность нахождения электрона в данной области пространства. Для атома водорода вероятность нахождения электрона быстро уменьшается с увеличением расстояния от ядра. Однако в нуль она теоретически никогда необращается. Из этого, конечно, не следует, что атом необходимо рассматривать как частицу бесконечно большого размера. Можно выделить такую область атомного пространства, в которой вероятность нахождения электрона будет достаточно большой, например 90, 95 или 99% . Эту область назовем электронным облаком и будем считать, что за ее пределами электронная плотность равна нулю.

Рис. 3. р— Электронные облака

р- Электронные облака

Геометрическая форма электронного облака зависит от значения орбитального квантового числа lп, а его ориентировка в пространстве — от значений магнитного квантового числа ml;. s-Электронное

облако (l=0) сферически симметрично; его можно изобразить в виде шара (рис. 2). Электронные облака р-электронов (l=1) имеют гантелеобразную форму и направлены вдоль координатных осей х, у и (рис. 3). При дальнейшем увеличении орбитального квантового числа геометрическая форма электронных облаков сильно усложняется.

Статья на тему Модель электронного облака