24 | 09 | 2020
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 4024
Просмотры материалов : 11546242

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 12 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Последние новости
Квантовая физика PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
28.06.2012 17:13

Квантовая физика

Нам нужна ваша помощь! Эта страница требует корректуры - Если вы заметите какие-либо ошибки, пожалуйста, напишите на наш форум
"Я думаю, можно с уверенностью сказать, что никто не понимает квантовую механику".
Физик Ричард Фейнман

Сказать, что изобретение полупроводниковых приборов была революция не будет преувеличением. Мало того, что это впечатляющие технологические достижения, но он проложил путь для развития, который неизгладимо изменить современное общество. Полупроводниковые устройства стало возможным миниатюрных электроники, включая компьютеры, отдельные виды медицинского диагностического и лечебного оборудования, а также популярных устройств связи, и многие другие применения этой технологии.

Но за этой революцией в технологии означает еще большую революцию в науке вообще: области квантовой физики. Без этого скачок в понимании природы, развитие полупроводниковых приборов (и более продвинутых электронных устройств в стадии разработки) никогда не были бы возможны. Квантовая физика является невероятно сложной области науки. Эта глава является лишь краткий обзор. Когда ученые калибра Фейнман сказал, что "никто не понимает [его]", Вы можете быть уверены, что это сложный вопрос. Без базового понимания квантовой физике, или по крайней мере понимание научных открытий, которые привели к ее разработке, однако, невозможно понять, каким образом и почему полупроводниковых электронных устройств функции. Большинство вступительных электроники учебников я читал пытаются объяснить полупроводников с точки зрения "классической" физики, в результате чего больше путаницы, чем понимания.

Многие из нас видели диаграммы атомов, выглядеть как на рисунке ниже .

Атома Резерфорда: отрицательные электроны орбиту малые положительные ядра.

Мельчайшие частицы материи называют протоны и нейтроны, составляющие центра атома, электроны орбиту, как планеты вокруг звезды. Ядро несет положительный электрический заряд, в связи с наличием протонов (нейтронов, не имеют электрического заряда бы то ни было), а баланс атома отрицательный заряд находится в орбитальных электронов. Отрицательные электроны притягиваются к положительным протонов так же, как планеты гравитационное привлекают солнце, но стабильной орбиты, потому что движения электронов. Мы обязаны это популярная модель атома в работе Эрнест Резерфорд, который во всем 1911 году экспериментально установил, что положительный заряд атомов были сосредоточены в небольшой, плотное ядро, а не равномерно по диаметру, как было предложено ранее исследователь , Дж. Дж. Томсон.

Эксперимент по рассеянию Резерфорда участие бомбардировки тонкой золотой фольги с положительно заряженными альфа-частиц, как показано на рисунке ниже . Молодые аспиранты Х. Гейгера и Э. Марсдена испытал неожиданные результаты. Несколько альфа-частицы отклонялись на большие углы. Несколько альфа-частицы были обратного рассеяния, откатные почти на 180 °. Большинство частиц проходит через золотую фольгу неотклоненными, указывая, что пленка была в основном пустое пространство. Тот факт, что некоторые альфа-частицы испытывали большие отклонения указывает на наличие незначительной положительно заряженного ядра.

Резерфорд рассеяния: пучок альфа-частиц рассеивается на тонкой золотой фольги.

Хотя модель атома Резерфорда составили экспериментальные данные лучше, чем Томпсон, он еще не был совершенным. Дальнейшие попытки определения атомной структуры были предприняты, и эти усилия помогли проложить путь к странных открытий квантовой физики. Сегодня наше понимание атома немного сложнее. Тем не менее, несмотря на революцию в квантовой физике и ее вклад в наше понимание строения атома, солнечной системы картине Резерфорда атом встроенных себя в массовом сознании до такой степени, что оно сохраняется в некоторых областях исследований, даже если неуместно.

Считайте, что это краткое описание электронов в атоме, взятые из популярного учебника электроники:

Орбитальная отрицательные электроны, таким образом, привлекает к положительного ядра, что приводит нас к вопросу о том, почему электроны не летают в ядре атома. Ответ заключается в том, что орбитальные электроны остаются в стабильной орбите, потому что из двух равных, но противоположных сил. Центробежные наружу сила, действующая на электроны, потому что орбиты противодействует привлекательный внутренний сил (центростремительной), пытаясь вытащить электронов к ядру из-за разноименных зарядов.

В соответствии с моделью Резерфорда, автор ставит электроны как твердые куски материи занимаются по круговым орбитам, их внутреннее влечение к противоположно заряженные ядра уравновешивается их движения. Ссылка на «центробежной силы» является технически неверно (даже на орбите планеты), но легко простить, потому что его принятие популярные: на самом деле, нет такого понятия, как сила нажатия любой орбитальной тела от его центра орбиты. Похоже, что так, потому что инерция тела стремится сохранить его путешествие по прямой линии, а с орбиты постоянного отклонения (ускорение) от прямой линии путешествий, существует постоянная инерциальной оппозиции к тому, что сила притягивает тело на орбиту центр (центростремительных), будь то сила тяжести, электростатическое притяжение, или даже напряжение механической связи.

Реальная проблема с этим объяснением, однако, идея электронов, движущихся по круговым орбитам, в первую очередь. Это проверяемый факт, что ускорение электрического заряда излучают электромагнитные волны, и этот факт был известен еще во времена Резерфорда. С орбиты движения является одной из форм ускорения (орбитальный объект постоянного ускорения от нормальных, прямолинейное движение) электронов в орбитальной государство должно сбросить излучения, например, грязь из вращающегося колеса. Электронов, ускоренных во всем круговым траекториям в ускорителях частиц называется синхротронов, как известно, сделать это, и результат называется синхротронного излучения. Если электроны теряют энергию, таким образом, их орбит со временем распадаются, в результате столкновения с положительно заряженным ядром. Тем не менее, этого обычно не происходит внутри атома. В самом деле, электрон "Орбиты" удивительно стабильной в широком диапазоне условий.

Кроме того, эксперименты с «возбужденных» показали, что атомы электромагнитной энергии, излучаемой атомом происходит только в определенных, определенных частотах. Атомы, которые являются "возбужденных" внешних воздействий, таких как свет, как известно, поглощают эту энергию и направить его в виде электромагнитных волн определенной частоты, как камертон, что кольца на фиксированным шагом независимо от того, как он ударил. Когда свет, излучаемый возбужденным атомом разделен на составляющие его частоты (цвета) на призму, четкие линии цвета в спектре, картина спектральных линий являются уникальными для данного элемента. Это явление широко используется для определения атомных элементов, и даже измерить размеры каждого элемента в соединении или химической смеси. По Солнечной системы модель атома Резерфорда (относительно электронов куски материи свободно вращаться в любой радиус) и законов классической физики, возбужденные атомы должны вернуться энергии на практически неограниченный диапазон частот, а не избранных. Другими словами, если модель Резерфорда были правильными, то не было бы "Камертон" эффект, и светового спектра, испускаемого любым атомом будет выглядеть как сплошная полоса из цветов, а не несколько отдельных линий.

Бора атома водорода (с орбиты в масштабе) позволяет только электроны населяют дискретных орбиталей. Электроны падают с п = 3,4,5 или 6 = 2 счета для серии Бальмера спектральных линий.

Новаторскую исследователь по имени Нильса Бора пытались улучшить модель Резерфорда после изучения в лаборатории Резерфорда в течение нескольких месяцев в 1912 году. Попытки согласовать результаты других физиков (в первую очередь, Макс Планк и Альберт Эйнштейн), Бор предположил, что каждый электрон был уверен, определенное количество энергии, и что их орбиты были квантованной, что каждый может занять определенное место вокруг ядра, как мрамор зафиксирован в круговых дорожек вокруг ядра, а не на свободном выгуле спутниками каждого было раньше представить, чтобы быть. (Рис. выше ) в знак уважения к законам электромагнетизма и ускорение зарядов, Бор ссылался на эти «орбиты», как стационарные состояния, чтобы избежать последствий, что они были в движении.

Несмотря на амбициозные попытки Бора при повторной разработке структуры атома в терминах, которые согласились ближе к экспериментальным результатам явилось важной вехой в физике, это не было полным. Его математический анализ производится лучше прогнозов экспериментальный анализ событий, чем принадлежащие к предыдущей модели, но есть еще некоторые нерешенные вопросы о том, почему электроны должны вести себя таким странным образом. Утверждение, что электроны существуют в стационарном, квантованные состояния вокруг ядра составляет экспериментальные данные лучше, чем модель Резерфорда, но он понятия не имел, что бы заставить электроны проявляются те особенности государств. Ответ на этот вопрос должен был прийти из другого физика Луи де Бройля, примерно через десять лет.

Де Бройль предложил, что электроны, а фотоны (частицы света) проявляется как частицы, как и волновые свойства. Опираясь на это предложение, он отметил, что анализ орбитальных электронов с волновой точки зрения, а не частица перспективе может сделать больше смысла своей квантовой природы. Действительно, еще один прорыв в понимании того, была достигнута.

Строка вибрирует на резонансной частоте между двумя неподвижными точками образуют стоячую волну.

Атом в соответствии с де Бройля состояла из электронов существовать как стоячих волн, явление хорошо известно физикам в различных формах. Как щипковых из музыкальных инструментов (рис. выше ) вибрирует на резонансной частоте, с "узлами" и "пучности" на устойчивые позиции вдоль его длины. Де Бройля, предусмотренных электронов вокруг атома стоял как волны согнуты по кругу, как на рисунке ниже .

"Орбитальная" электрон как стоячая волна вокруг ядра (а) двух циклов на орбите, (б) три цикла на орбиту.

Электроны могут существовать только в определенных, определенных «орбит» вокруг ядра, потому что это были только расстояния, где заканчивается волна будет соответствовать. В любой другой радиус, волна должна разрушительно мешать, и таким образом прекратит свое существование.

Гипотеза де Бройля и дал математическое обеспечение и удобные физические аналогии для объяснения квантованные состояния электронов в атоме, но его модель атома была еще не закончена. В течение нескольких лет, однако, физики Вернер Гейзенберг и Эрвин Шредингер, работая независимо друг от друга, построенная на концепции де Бройля материи-волнового дуализма, чтобы создать более математически строгих моделей субатомных частиц.

Этот теоретический заранее от примитивной модели стоячей волны де Бройля для матрицы Гейзенберга и модели Шредингера дифференциальное уравнение получило название квантовой механики, и она представила довольно шокирующим, характерных для мира субатомных частиц: признак вероятности и неопределенности. В соответствии с новой квантовой теории, невозможно было определить точное положение и точный импульс частицы, в то же время. Популярное объяснение этого "принципа неопределенности" было то, что погрешность измерения (то есть, пытаясь точно измерить положение электрона, то вмешиваться в ее импульс и, следовательно, не может знать, каким он был до измерения положения было принято, и наоборот наоборот). Поразительный вывод квантовой механики в том, что частицы на самом деле не имеют точных положений и импульсов, а баланс двух величин таким образом, что их совокупная неопределенность никогда не уменьшается ниже определенного минимального значения.

Эта форма «неопределенности» отношения существуют и в других областях, чем квантовая механика. Как говорилось в "смешанной частоты переменного тока сигналы" главу в объеме II этой серии книг, есть взаимоисключающие отношения между уверенность во временной области сигнала в данных и их частотной области данных. Говоря простым языком, тем точнее мы знаем, составляющих его частота (ы), тем менее точно мы знаем, его амплитуда во времени, и наоборот. По словам себя:

Сигнал бесконечной длительности (бесконечное число циклов) могут быть проанализированы с абсолютной точностью, но, тем меньше циклов доступны на компьютер для анализа, менее точный анализ. . . Меньшее количество раз, что волны циклов, тем меньше определенной частоты его есть. Принимая эту концепцию до крайности, короткий импульс - сигнал, который даже не завершить цикл - на самом деле не имеет частоту, а действует как бесконечный диапазон частот. Этот принцип является общим для всех волн на основе явлений, а не только переменного напряжения и тока.

Для того, чтобы точно определить амплитуды переменного сигнала, мы должны попробовать его на очень узкий промежуток времени. Однако, делая это ограничивает наши представления о частоте волны. С другой стороны, чтобы определить частоту волны с большой точностью, мы должны попробовать это в течение многих циклов, а значит, мы теряем силу своей амплитудой в любой момент. Таким образом, мы не можем одновременно знать мгновенной амплитуды и частоты общего любой волны с неограниченной точностью. Незнакомец тем не менее, эта неопределенность больше, чем наблюдатель неточность, он находится в самой природе волны. Это не так, хотя это было бы возможно, при условии надлежащего технологии, для получения точных измерений и мгновенной амплитуды и частоты одновременно. В буквальном смысле, волна не может иметь одновременно точные, мгновенной амплитуды и точной частоты, в то же время.

Минимальная неопределенность положения частицы и импульс выражаются Гейзенберг и Шредингер не имеет ничего общего с ограничением в измерении, а, скорее это внутреннее свойство материи волны частицы двойственную природу. Электроны, следовательно, на самом деле не существует в их «орбитах», как точно определены частиц материи, или как точно определены форм волны, а как "облака" - технический термин волновой функции - распределения вероятностей, как если бы каждый электрон были «распространение» и «размазанными» по целому ряду позиций и моментов.

Этот радикальный вид электронов неточным облака на первый взгляд противоречит оригинальный принцип квантованных электронных состояний: что электроны существуют в дискретном, определенный «орбит» вокруг атомных ядер. Это было в конце концов, это открытие привело к созданию квантовой теории это объяснить. Как странно, кажется, что теория для объяснения дискретного поведения электронов в конечном итоге, заявив, что электроны существуют в виде "облака", а не в виде отдельных кусков материи. Тем не менее, квантованных поведения электронов не зависит от электронов, имеющих определенное положение и импульс значения, а на другие свойства называются квантовыми числами. В сущности, квантовая механика обходится без распространенное понятие абсолютное положение и абсолютное импульс, и заменяет их абсолютное понятие рода, не имеющие аналогов в общий опыт.

Хотя электроны, как известно, существуют в эфирной "облако как" формы распределенной вероятности, а не в виде отдельных кусков материи, эти "облака" есть и другие характеристики, которые являются дискретными. Любой электрон в атоме может быть описано четыре численных мер (ранее упомянутых квантовых чисел), называется основным, момента импульса, магнитных и спин чисел. Ниже приведен краткий обзор каждого из значений этих чисел »:

Главного квантового числа: символизирует буква п, это число описывает оболочку, что электрон находится дюйма электрон "оболочки" это область пространства вокруг ядра атома, что электроны могут существовать в, соответствующие стабильным "стоячая волна "моделей де Бройля и Бора. Электроны могут «перескочить» из оболочки оболочки, но не может существовать между корпусом регионах.

Принцип квантового числа должно быть положительным числом (целое число, большее или равное 1). Иными словами, принцип квантового числа для электронов не может быть 1/2 или 3. Эти целые значения не прибыл в произвольно, а через экспериментальные доказательства света спектров: различные частоты (цвета) света, испускаемого возбужденными атомами водорода следовать последовательности математически зависят от конкретных, целые значения, как показано на рисунке предыдущего .

Каждая оболочка имеет возможность провести несколько электронов. Аналогия для электронных оболочек концентрических рядов сидений амфитеатром. Подобно тому, как человек сидел в амфитеатре должны выбрать ряд сидеть в (нельзя сидеть между строк), электроны должны "выбирать" определенной оболочки "сидеть" дюйма как в амфитеатре строк, внешние оболочки проводить больше электронов, чем внутренних оболочек. Кроме того, электроны стремятся искать самые низкие доступные оболочки, так как люди в амфитеатре искать ближайшее место в центре сцены. Чем выше число оболочка, тем больше энергия электронов в нем.

Максимальное число электронов, что любая оболочка может содержать описывается уравнением 2n 2, где "N" число принцип квантовой. Таким образом, первая оболочка (п = 1) может содержать 2 электрона, вторая оболочка (п = 2) 8 электронов, а третья оболочка (п = 3) 18 электронов. (Рис. ниже )

Главного квантового числа п, максимальное число электронов в оболочке, как предсказано 2 (п 2), и наблюдается. Орбиталей не в масштабе.

Электронных оболочек в атоме были ранее обозначенные буквой, а не по номеру. Первая оболочка (п = 1) была названа K, вторая оболочка (п = 2) L, третья оболочка (п = 3) M, четвертого корпуса (п = 4), N, пятая оболочка (п = 5) О, шестого корпуса (п = 6) P, и седьмой корпуса (п = 7) Q.

Углового момента квантового числа: оболочка, состоит из подоболочки. Один может быть склонен думать, подоболочек просто подразделений оболочек, а полосы разделить дорогу. Подоболочки являются гораздо более странная. Подоболочки являются областях пространства, где электронная «облака» могут существовать и различных подоболочек иметь различные формы. Первая оболочка имеет форму шара (рис. ниже (ов)), которая имеет смысл, когда визуализируется в виде облака электронов вокруг атомного ядра в трех измерениях. Вторая оболочка, однако, напоминает гантель, состоит из двух «лепестки» объединились в одну точку недалеко от центра атома. (Рисунок ниже (р)) Третья оболочка обычно напоминает набор из четырех «лепестки» группируются вокруг ядра атома. Эти подоболочки формы напоминают графические изображения радио сигнала антенны, с выпуклыми лопастевидными регионах простирается от антенны в различных направлениях. (Рисунок ниже (г))

Орбиталей: (а) три раза симметрии. (Р) Показаны: р х, один из трех возможных направлений (р х, р у, р г), о своих осей. (Г) Показаны: г х 2 - у 2 похож на г х, г уг, г XZ. Показаны: г г 2. Возможно г-орбитальной ориентации: пять.

Действительно момент квантовые числа целые положительные числа, как главного квантового числа, но также включают нулю. Эти квантовые числа для электронов символизирует буква л. Число подоболочек в оболочке равно числу основных оболочки квант. Таким образом, первая оболочка (п = 1) одна оболочка, пронумерованных от 0, вторая оболочка (п = 2) имеет две подоболочки, пронумерованных от 0 до 1, третья оболочка (п = 3) имеет три подоболочки, 0 номером 1 , и 2.

Старший конвенции подоболочки описание использовать буквы вместо цифр. В этих обозначениях первая оболочка (л = 0) была определена с, вторая оболочка (L = 1), предназначенные р, третья оболочка (л = 2), назначенный г, а четвертая оболочка (л = 3), предназначенные ф. Письма приходят от резких слов, основной (не путать с главным квантовым числом п), диффузные, и основной. Вы все еще ​​видите этот обозначений конвенции во многих периодических таблиц, используемых для обозначения электронной конфигурации атомов внешней или валентности, снаряды. (Рис. ниже )

(А) представление Бора атом серебра, (б) подоболочки представление Ag с разделением оболочек в подоболочки (угловое квантовое число л). Эта схема подразумевает ничего о фактическом положении электронов, а представляет собой энергетические уровни.

Магнитного квантового числа: магнитное квантовое число электрона классифицирует которых ориентация ее оболочка формы указывается. «Лепестки» для подоболочки точки в нескольких направлениях. Эти различные ориентации называют орбиталей. За первые подоболочки (а, л = 0), которая похожа на сферу указывая ни в «направление», так что есть только одна орбиталь. Для второй (р, л = 1) в каждой оболочке корпуса, который напоминает гантели точки в трех возможных направлениях. Подумайте о трех гантели пересекающихся в начале координат, каждая ориентирована вдоль другой оси в три оси координат пространства.

Допустимые числовые значения для этого квантового числа состоят из целых чисел от-л до л, и символизируется м л в атомной физике и л г в ядерной физике. Чтобы подсчитать количество орбиталей в любой оболочке, дважды подоболочки и добавьте 1, (2 · л + 1). Например, первая оболочка (L = 0) в любой оболочке содержит одну орбитальную под номером 0, вторая оболочка (L = 1) в любой оболочке содержит три орбитали, номер 1, 0, 1, третья оболочка ( л = 2) состоит из пяти орбиталей, -2 номером, -1, 0, 1 и 2, и так далее.

Как и главного квантового числа, магнитного квантового числа возникло непосредственно из экспериментальных данных: эффект Зеемана, разделение спектральных линий, подвергая ионизированного газа в магнитном поле, отсюда и название «магнитные» квантовое число.

Спиновое квантовое число: как магнитное квантовое число, это свойство атомных электронов были обнаружены в ходе экспериментов. Тщательное наблюдение спектральных линий показал, что каждая строка была на самом деле пара очень близко расположенных линий, и эта так называемая тонкая структура была высказана гипотеза, в результате каждый электрон "вращаться" на оси, как если бы планеты. Электроны с различными «спины» будет выделять немного разные частоты света при возбуждении. Название "спин" был назначен на эту квантовое число. Концепции вращающегося электрона в настоящее время устарела, будучи лучше подходит для (неправильное) представление электрона в виде отдельных кусков материи, а не как «облака», но, название осталось.

Спин квантовых чисел символизирует как м ы в атомной физике и з г в ядерной физике. Для каждой орбитальной в каждой подоболочки в каждой оболочки, может быть двух электронов, один со спином +1 / 2, а другой со спином 1/2.

Физик Вольфганг Паули разработал принцип объяснения упорядочения электронов в атоме, в соответствии с этими квантовыми числами. Его принцип, называемый принципом Паули, утверждает, что нет двух электронов в тот же атом может занимать те же квантовые состояния. Это означает, что каждый электрон в атоме обладает уникальным набором квантовых чисел. Это ограничивает число электронов, которые могут занимать любой орбитальный, оболочка, и оболочки.

Здесь показано расположение электронов в атоме водорода:

В один протон в ядре, он принимает один электрон электростатическое равновесие атома (положительный электрический заряд протона в точности уравновешивается отрицательным электрическим зарядом электрона). Это один электрон находится в нижней оболочке (п = 1), первая оболочка (L = 0), только орбитальная (пространственная ориентация), что оболочка (м л = 0), со значением спина 1/2. Общий способ описания этой организации, перечисляя электронов в зависимости от их оболочек и подоболочек в Конвенции называют спектроскопических обозначениях. В этих обозначениях корпуса номер отображается как целое, оболочка в виде письма (S, P, D, F), а общее число электронов в оболочке (все орбитали, все спины), а индекс. Таким образом, водород, с его одинокий электрон, проживающих в базовом уровне, описывается как 1s 1.

Переходя к следующему атома (в порядке убывания порядкового номера), у нас есть элемент гелий:

Атом гелия состоит из двух протонов в ядре, а это требует двух электронов, чтобы сбалансировать дважды положительный электрический заряд. Так как два электрона - один со спином 1/2, а другая спина = -1 / 2 - войти в одну орбиталь, электронная конфигурация гелия не требует дополнительных оболочек или подоболочек о проведении второго электрона.

Тем не менее, атом требует трех или более электронов потребует дополнительных подоболочки, чтобы вместить всех электронов, так как только два электрона впишется в самый низкий оболочка (п = 1). Рассмотрим следующий атом в последовательности возрастания атомных номеров, лития:

Атома лития использует часть оболочки L (п = 2) мощности. Эта оболочка на самом деле имеет общей мощностью восемь электронов (максимальный объем оболочки = 2n 2 электронов). Если мы посмотрим на организацию атома с полностью заполненными L оболочке, мы увидим, как все комбинации подоболочки, орбиталей, и спина заняты электронами:

Часто, когда спектроскопические обозначения дается для атома, любой снарядов, которые полностью заполнены опущены, и незаполненные, или на самом высоком уровне заполненной оболочки, обозначается. Например, элемент неон (показано на предыдущем рисунке), которая имеет два полностью заполненных оболочек, может быть спектрально описывают как 2p 6, а не 1s 2 2s 2 2p 6. Литий, с К-оболочки полностью заполнены и одиночных электронов в оболочке L, может быть описано только как 2s 1, а не 1s 2 2s 1.

Бездействие полностью заполнены, более низкого уровня снаряды не только для удобства записи. Оно также иллюстрирует основной принцип химии: о том, что химические свойства элементов, в первую очередь определяется его незаполненными. Оба водорода и лития у одного электрона в своих внешних оболочек (1s 1 и 2s 1 соответственно), что дает два элемента некоторые схожие свойства. Оба обладают высокой реакционной способностью, а также реактивные во многом таким же образом (сцепление с подобными элементами в подобных режимах). Неважно, что литий имеет полностью заполненной оболочки K под ее почти свободные L оболочки: незаполненной оболочки L является оболочкой, которая определяет его химические свойства.

Элементы, имеющие полностью заполненные внешние оболочки, классифицируется как благородный, и отличаются почти полным без реакции с другими элементами. Эти элементы используются для быть классифицированы как инертные, когда считалось, что это были совершенно инертны, но, как известно, образуют соединения с другими элементами при определенных условиях.

Так как элементы с одинаковыми конфигурациями электронов в их внешней оболочке (ы) обладают сходными химическими свойствами, Дмитрий Менделеев организовал различные элементы в таблице соответственно. Такая таблица называется периодической таблице элементов, и современные таблицы следовать этому общий вид на рисунке ниже .

Периодическая таблица химических элементов.

Дмитрий Менделеев, русский химик, была первой, кто разработал периодическую таблицу элементов. Хотя Менделеев организовал свою таблицу в соответствии с атомной массой, а не порядковый номер, и подготовила таблицу, которая была не так полезно, как современных периодических таблиц, его развития выступает как прекрасный пример научного доказательства. Увидев закономерности периодичности (сходные химические свойства в зависимости от атомной массы), Менделеев предположил, что все элементы должны вписываться в эту приказал схеме. Когда он узнал, "пустые" места в таблице, он следовал логике существующего порядка и предположил существование до сих пор не открытых элементов. Последующее открытие этих элементов предоставляются научно легитимность гипотезы Менделеева, дальнейшее будущие открытия, ведущие к форме периодической таблицы мы используем сегодня.

Это, как наука должна работать: гипотезы следуют их логические выводы и приняты, изменены или отвергнуты как определяется соглашением экспериментальных данных для этих выводов. Любой дурак может сформулировать гипотезу после-то объяснить имеющиеся экспериментальные данные, а многие и делают. Что отличает научная гипотеза кроме спекуляций постфактум является предсказание будущих экспериментальных данных еще несобранные, и возможность опровержения в результате этих данных. Чтобы смело следовать гипотезе до своего логического завершения (ы) и осмелился предсказать результаты будущих экспериментов, не догматической веры, а общественные проверки этой гипотезы, открытия, чтобы бросить вызов ни от кого в состоянии производить противоречивые данные. Иными словами, научные гипотезы всегда "рискованных" в связи с иском к предсказывать результаты экспериментов пока не проводилось, и поэтому восприимчивы к опровержению, если эксперименты не так, как предсказано. Таким образом, если гипотеза успешно предсказывает результаты повторных экспериментов, его ложь опровергнуть.

Квантовая механика, сначала в качестве гипотезы, а затем в качестве теории, оказалась чрезвычайно успешной в предсказании результатов экспериментов, следовательно, высокая степень научной доверие в нем. Многие ученые имеют основания полагать, что это неполный теории, хотя, как ее предсказания верны еще на микро физических масштабов, чем на макро макроскопических размеров, но тем не менее это чрезвычайно полезно теории для объяснения и прогнозирования взаимодействия частиц и атомов.

Как вы уже видели в этой главе, квантовая физика имеет важное значение для описания и прогнозирования различных явлений. В следующем разделе мы увидим, его значение в электропроводности твердых веществ, в том числе полупроводников. Проще говоря, ничего в физике химии или твердотельный смысл в популярных теоретические основы электронов существующих в виде отдельных кусков материи, вращающийся вокруг атомного ядра как миниатюрные спутники. Это когда электроны рассматриваются как «волновых функций», существующие в определенные, дискретные состояния, что регулярное и периодическое поведение вещества можно объяснить.

  • ОБЗОР:
  • Электроны в атомах существуют в "облака" распределенной вероятности, а не как отдельные куски материи, вращающихся вокруг ядра, как крошечные спутники, а общий иллюстрации шоу-атомов.
  • Индивидуальные электронов вокруг атомного ядра искать уникальные "государств", описывается четырьмя квантовыми числами: главным квантовым числом, известный как оболочка; моментом квантового числа, известный как оболочка; магнитного квантового числа, описывающие орбитальное (подоболочки ориентации ) и спиновое квантовое число, или просто вращаться. Эти состояния квантованной, что означает, что нет ", между" условия для электронов, кроме тех государств, которые вписываются в схему квантового нумерации.
  • The Principal Quantum Number ( n ) describes the basic level or shell that an electron resides in. The larger this number, the greater radius the electron cloud has from the atom's nucleus, and the greater that electron's energy. Principal quantum numbers are whole numbers (positive integers).
  • The Angular Momentum Quantum Number ( l ) describes the shape of the electron cloud within a particular shell or level, and is often known as the “subshell.” There are as many subshells (electron cloud shapes) in any given shell as that shell's principal quantum number. Angular momentum quantum numbers are positive integers beginning at zero and ending at one less than the principal quantum number (n-1).
  • The Magnetic Quantum Number ( m l ) describes which orientation a subshell (electron cloud shape) has. Subshells may assume as many different orientations as 2-times the subshell number ( l ) plus 1, (2l+1) (Eg for l=1, ml= -1, 0, 1) and each unique orientation is called an orbital . These numbers are integers ranging from the negative value of the subshell number ( l ) through 0 to the positive value of the subshell number.
  • The Spin Quantum Number ( m s ) describes another property of an electron, and may be a value of +1/2 or -1/2.
  • Pauli's Exclusion Principle says that no two electrons in an atom may share the exact same set of quantum numbers. Therefore, no more than two electrons may occupy each orbital (spin=1/2 and spin=-1/2), 2l+1 orbitals in every subshell, and n subshells in every shell, and no more.
  • Spectroscopic notation is a convention for denoting the electron configuration of an atom. Shells are shown as whole numbers, followed by subshell letters (s,p,d,f), with superscripted numbers totaling the number of electrons residing in each respective subshell.
  • An atom's chemical behavior is solely determined by the electrons in the unfilled shells. Low-level shells that are completely filled have little or no effect on the chemical bonding characteristics of elements.
  • Elements with completely filled electron shells are almost entirely unreactive, and
 
Для тебя
Аренда, заказ автобусов, микроавтобусов Уважаемые гости и клиенты компании «Омнибус авто», мы рады Вам сообщить что у нас есть собственный канал в сети Instagram @omnibus.auto. Каждый заказ автобусов, проведенные экскурсии и наши автобусы мы будем транслировать в нем. В этом году мы были официальными партнерами конкурса «Золотая шайба» и организовали аренду автобусов для участников и гостей этого мероприятия.
Читай
Товарищи
Аренда, заказ автобусов, микроавтобусов Уважаемые гости и клиенты компании «Омнибус авто», мы рады Вам сообщить что у нас есть собственный канал в сети Instagram @omnibus.auto. Каждый заказ автобусов, проведенные экскурсии и наши автобусы мы будем транслировать в нем. В этом году мы были официальными партнерами конкурса «Золотая шайба» и организовали аренду автобусов для участников и гостей этого мероприятия.
Друзья