Гармонические колебания. Характеристики и формы представления. Сложение однонаправленных колебаний. Векторные диаграммы. Гармонические осцилляторы. Уравнение состояния идеального газа, страница 23

В третьем периоде таблицы Менделеева, так же как и во втором, находится 8 электронов. Начиная с Na (11) и кончая Ar(18), происходит последовательное заполнение электронами состояний с n=3. Сначала заполняются 3s- состояния( =0 ). На них размещается 2 электрона. После этого заполняются 3p-состояния( =1 ), на которых разместиться 6 электронов. Таким образом, имеет место точно такая же картина заполнения состояния, как в предыдущее м периоде таблицы.

Начиная со следующего элемента таблицы- K(19), сказывается тот эффект, что некоторые состояния с большим n, но с меньшим , лежат ниже состояний с меньшим n. Но с большим . Так как 4s-состояние энергетически ниже, чем 3d- состояние, то последний электрон у калия размещается в состоянии 4s. Поскольку уже у Ca(20) оба 4s-состояния оказываются занятыми, то начиная со Sc( 21), заполняются 3d-состояния, которые энергетически лежат между 4s b 4p-состояниями.  И т.д.

37. Колебательные и вращательные состояния молекул.

Молекулы представляют собой системы, состоящие из нескольких связанных между собой атомов. Каждая молекула обладает уникальным набором различных характеристик, что в итоге и обусловливает то великолепное разнообразие форм и свойств материальных тел, с которым мы сталкиваемся на каждом шагу. Но, несмотря на это, разнообразие, у молекул имеются некоторые общие свойства, отличающиеся у различных молекул лишь в количественном отношении. Именно они, в конечном счете, всё и определяют. Происхождение этих свойств имеет двойственную природу. С одной стороны, они обусловлены изначальными свойствами отдельных атомов, входящих в молекулу, с другой – определяются связью атомов в единую систему – молекулу. Проявление этих свойств у молекул, как и у атомов, связано, как правило, с изменением энергетических состояний.

Образование самих молекул в наибольшей степени обязано своим происхождением взаимодействию электронов внешних обо­лочек различных атомов. Эти электроны наиболее слабо связаны со своими атомами и их состояния легко изменяются, чего нельзя сказать об электронах внутренних оболочек. Волновые функции внешних электронов достаточно «размазаны» в пространстве, что приводит к вероятному обмену такими электронами при сближении атомов. Это сопровождается изменением волновых функций внешних электронов, а значит, и их пространственным перераспределением. Если при этом энергия системы понижается по сравнению с исходными атомами, то имеет место связывающее взаимодействие, приводящее к образованию молекулы. В противном случае молекула не образуется. Существуют два основных типа связей: ковалентная (гомеополярная) и ионная (гетерополярная). Для первой характерно «равноправие» атомов при обмене электронами, что приводит к образованию связи за счет обобществления пары электронов с противоположными спинами (каждый атом взаимодействующей пары предоставляет один электрон на образование связи). Для второй характерно существенное «неравноправие» атомов в процессе обмена электронами. Энергетически выгодной оказыва­ется такая ситуация, когда один атом «полностью» передает свой внешний электрон другому. При этом атомы превращаются в противоположно заряженные ионы, что приводит к сильному кулоновскому притяжению и образованию молекулы.

Принципы образования молекул:

1. Если каждый атом, входящий в молекулу, представляет собой своеобразный квантовый осциллятор, то сама молекула должна рассматриваться как система связанных квантовых осцилляторов. Вместо каждого разрешенного состояния отдельного осциллятора в системе возникает несколько разрешенных квантовых состояний, количество которых определяется числом связанных осцилляторов. Каждое исходное состояние как бы расщепляется в системе на несколько состояний. Расщепленные состояния отличаются друг от друга энергией и волновыми функциями электронов. Как следствие этого, одни из разрешенных состояний могут оказаться устойчивыми, т.е. связывающими несколько атомов в молекулу, другие - неустойчивыми, т.е. способствующими разрушению молекулы или препятствующими ее образованию.