В основу своих рассуждений Н. Бор положил анализ процесса последовательного захвата и связывания электронов в силовом поле ядра. Этот процесс, согласно Н.Бору, заключался не в том, чтобы рассмотреть захват очередного электрона при возрастании заряда ядра на единицу, а в том, чтобы представить себе захват каждого из электронов по порядку при одном и том же заряде ядра. Проследим, каким образом Н. Бор строил модели атомов элементов в периодах менделеевской системы.
При захвате первого электрона образуется атом водорода. Его орбита отвечает значению п = 1 и является, согласно Н.Бору, одно квантовой, причем обозначается как 1,-орбита. Поскольку в этом случае п=ку то орбита оказывается круговой. В атоме гелия оба электрона описывают одинаковые 1, -орбиты. Электронные орбиты в атоме гелия создают законченную, симметричную и устойчивую конфигурацию, что определяет принадлежность этого элемента к благородным газам. Подобная конфигурация и является ЛТ-оболочкой в атоме, которая сохраняется неизменной во всех атомах с Z > 2.
Выбор орбиты для третьего электрона (атом лития) производится следующим образом: поскольку с точки зрения химии гелий —благородный газ, имеющий законченную К-оболочку, то внедрение в нее лишнего электрона недопустимо. Согласно данным спектроскопии, третий электрон должен находиться на другой, L-оболочке. Поэтому он должен описывать не одно квантовую, а двух квантовую орбиту, причем эта орбита будет эллиптической, так как к = 1.
Значит, орбита «литиевого» электрона есть 2i -орбита. Ее эллиптическая форма позволяет единственному валентному электрону лития далеко удаляться от ядра, поэтому он сравнительно слабо связан с ядром. Этим объясняется низкий ионизационный потенциал лития. Аналогичная картина наблюдается и у других щелочных металлов.
У бериллия четвертый электрон также помещается на 2, -орбите. Однако размеры эллиптических орбит валентных электронов в атоме бериллия меньше, чем в атоме лития. Следовательно, тенденция к отдаче электронов меньше, поэтому металлический характер бериллия выражен слабее. Орбита очередного электрона в атоме бора в соответствии с данными спектроскопии есть 2а-орбита.
Несколько сложнее обстоит дело с атомом углерода (захват шестого электрона): для него предполагается наличие четырех 2,-орбит. Углерод оказывается своего рода границей между электроположительными и электроотрицательными элементами. В конце второго периода электроотрицательный характер элементов нарастает, причем последнее вызвано появлением круговых 22-орбит.
У атома благородного газа неона, завершающего период, заполнена L-оболочка, которая состоит из четырех эллиптических 2,-орбит (л = 2, к=1) и четырех круговых 22-орбит (яв2, к — 2). Все эти восемь орбит образуют законченную симметричную конфигурацию. Предшествующие неону атомы азота, кислорода и фтора как бы стремятся к завершенной конфигурации неона, причем фтор достигает ее, захватывая один электрон, кислород — два, азот —три. Иными словами, атом фтора имеет в ^-оболочке четыре 2i- и три 22-орбиты и стремится приобрести четвертую 22-орбиту и т.д.
Аналогично Н. Бор строил модели атомов элементов третьего периода. В атоме аргона он допускал сочетание четырех 3, орбит (л = 3, Л —1) и четырех 32-орбит (я =3, к=~2) в М-оболочке (окончательно М-оболочка в четвертом периоде не заполнялась).
|