Номер 17, страница 31 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 1. Строение атома. Периодический закон и периодическая система элементов L. И. Менделеева. Параграф 4. Электронные конфигурации атомов - номер 17, страница 31.

Условие.

17. Подготовьте сообщение о вкладе учёного (по выбору) в развитие представлений об электронном строении атома.

Решение.

Решение 2.

К началу 1920-х годов планетарная модель атома Нильса Бора, несмотря на свой революционный характер и успешное объяснение спектра атома водорода, столкнулась с рядом непреодолимых трудностей. Она не могла объяснить спектры более сложных атомов, не давала информации об интенсивности спектральных линий и смешивала классические представления об орбитах с новыми квантовыми идеями. Фундаментальный толчок к созданию новой теории дала гипотеза Луи де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме, согласно которой электрон обладает не только свойствами частицы, но и свойствами волны.

Опираясь на эту идею, австрийский физик-теоретик Эрвин Шрёдингер в 1926 году предложил фундаментальное уравнение, описывающее поведение электрона в атоме как волновую функцию. Это уравнение, ныне известное как стационарное уравнение Шрёдингера, имеет вид: $ \hat{H}\psi = E\psi $. Здесь $\hat{H}$ — гамильтониан, оператор полной энергии системы, $\text{E}$ — значение энергии, а $\psi$ (пси) — волновая функция, описывающая состояние электрона.

Решения этого уравнения (волновые функции $\psi$) сами по себе не имеют прямого физического смысла. Однако, согласно интерпретации Макса Борна, квадрат модуля волновой функции, $|\psi|^2$, определяет плотность вероятности нахождения электрона в данной точке пространства. Таким образом, модель Шрёдингера отказалась от детерминированных орбит Бора в пользу вероятностного описания. Область пространства вокруг ядра, в которой вероятность нахождения электрона высока (обычно 90-95%), получила название атомной орбитали.

Важнейшим следствием решения уравнения Шрёдингера для атома водорода стало то, что допустимые стационарные состояния электрона (орбитали) и соответствующие им уровни энергии не являются произвольными, а описываются набором целых чисел — квантовыми числами. К ним относятся: главное квантовое число ($\text{n}$), которое определяет общую энергию электрона и размер орбитали (энергетический уровень) и принимает значения $n = 1, 2, 3, ...$; орбитальное (азимутальное) квантовое число ($\text{l}$), которое определяет форму атомной орбитали (s, p, d, f-орбитали) и для заданного $\text{n}$ принимает значения $l = 0, 1, 2, ..., (n-1)$; и магнитное квантовое число ($m_l$), которое определяет ориентацию орбитали в пространстве и для заданного $\text{l}$ принимает значения от $-l$ до $+l$, включая ноль. Так, модель Шрёдингера естественным образом объяснила существование энергетических уровней и подуровней в атоме.

Вклад Эрвина Шрёдингера в развитие представлений об электронном строении атома огромен. Его квантово-механическая (или волновая) модель стала основой современной физики и химии. Она не только преодолела недостатки модели Бора, но и позволила с высокой точностью рассчитывать свойства многоэлектронных атомов и молекул, объяснять природу химической связи, структуру периодической системы элементов и предсказывать результаты химических реакций. Модель Шрёдингера является актуальной и по сей день.

Ответ: В качестве примера учёного, внёсшего фундаментальный вклад в развитие представлений об электронном строении атома, можно привести Эрвина Шрёдингера. Он является создателем квантово-механической (волновой) модели атома, которая пришла на смену модели Бора. Основной вклад Шрёдингера заключается в следующем: он сформулировал волновое уравнение (уравнение Шрёдингера), описывающее поведение электрона в атоме. Решения этого уравнения — волновые функции ($\psi$) — позволили ввести понятие атомной орбитали как области пространства, где наиболее вероятно нахождение электрона. Модель Шрёдингера естественным образом привела к появлению трёх квантовых чисел (главного, орбитального и магнитного), которые полностью характеризуют состояние электрона (его энергию, форму и пространственную ориентацию орбитали). Эта модель является основой современного понимания строения атома и химической связи.