Индукция ферментов в норме и патологии - Крицман М.Г.
Скачать (прямая ссылка):
сферу можно рассматривать как границу распределения заряда электрона. В
основном состоянии атома водорода распределение электронного облака
таково, что радиус граничной поверхности заряда равен 1,4 А.
Состояние, когда квантовое число п > 1, является возбужденным состоянием
атома водорода. Переходы этих состояний дают спектры поглощения и
испускания. Каждому значению п соответствует целый ряд волновых функций.
Орбиты I = 0 (п = 1) называются s-орбитами; s-орбиты не зависят от
угловых координат, а их граничная поверхность представляет собой сферу,
центром которой является ядро атома; s-орбиты основного состояния
отличаются от возбужденного только величиной расстояния от атомного
ядра. Спиновое число т также принимает значения ,
главное квантовое число п в атомах, имеющих количество электронов больше
одного, тоже определяет энергию и размер электронного облака, причем
электроны с одним и тем же значением этих величин, т. е. с одним и тем же
значением квантового числа п, составляют единую оболочку атома. Каждая
атомная орбиталь отвечает определенной величине энергии, вычисленной по
волному уравнению Шредингера. Приближенно она равняется работе,
необходимой для отрыва электрона от ядра, т. е. для ионизации атома.
Сумма энергий отдельных атомных орбиталей, занятых электронами,
представляет полную энергию атома. Переходы электронов с одной орбитали
на другую сопровождаются поглощением или испусканием света.
Распределение электронов в атомах по орбиталям отражено в принципе Паули,
выражающемся в том, что ни в одном атоме два электрона не могут иметь
одинаковые все квантовые характеристики. Два электрона могут иметь
одинаковые квантовые числа п, I, т. е. одинаковые орбитальные и волновые
функции только при наличии разных спиновых функций, выражающихся
квантовым числом т. Такие электроны (имеющие одинаковые п, I и разное т)
считаются спаренными, и они обычно оба отталкиваются от находящихся
вблизи других электронов
В распределении электронов обнаружена еще одна закономерность, которая
сформулирована как правило Гунда.
197
Заключается оно в том, что электроны стремятся занять наибольшее число
"вырожденных" (повторяющихся) орбит и при этом иметь максимальное число
параллельно направленных спинов (максимальная мультиплетность состояния),
поскольку это соответствует более низкому уровню энергии. Указанное
явление обусловлено тем, что электроны отталкиваются друг от друга (рис.
38).
2рх 2ру гр2
? ?? ??? ??? ??? г* ПЗ ? ЕЗ ИЗ
/"Ю ED ED ЕЗ
Н Не Li Бе
EDD ОЕШ ЕЫПШ ЕЕНПШ ЕВ ED ED DU
пп ггп ггп ггп
С N О F
38. Схема распределения электронов по орбиталям.
Существует правило отбора, которое ограничивает число возможных переходов
электрона.
Квантовое число п, отражающее величину энергии и силу связи электрона с
ядром, изменяется без ограничений. Квантовое число /, отражающее число
узловых пограничных поверхностей, с яр, равным нулю, может меняться в
пределах+ 1. Таким образом, могут осуществляться следующие переходы типов
атомных орбиталей
/s /р s -> р; рб ; йб и т. д.
М Х/
Как уже указывалось, все эти положения точны для одио-электронного атома.
Для выявления электронного строения атомов с большим числом электронов
используется модель самосогласованного поля (Хартри, 1960). С принципами
и математическими расчетами этой модели читатель может ознакомиться по
материалам, приведенным в монографиях Б. Пюльман и А. Пюльман (1965).
? ?? ЕЗ
ЕЗ
в
Ne
198
Эта модель дала возможность довольно правильно отразить свойства и
поведение электронов в многоэлектронных атомах и выявить, что
закономерности поведения их электронов весьма сходны с закономерностями
поведения электрона атома водорода. Кроме того, эта модель отразила ряд
явлений, обусловленных наличием в атоме электронов больше одного. Таким
образом, было установлено, что геометрическая форма атомных орбиталей для
каждого электрона определяется значением квантового числа /, причем,
дорода (Н?).
эти орбитали могут быть s, р, d и т. д. Для понимания химических реакций
имеет значение величина расстояния между энергетическими уровнями,
отвечающими различным орбитам. Для электронов валентной оболочки атомов
первой группы периодической системы элементов разность энергии р - s
орбитали Ер - Es при одном и том же п равна приблизительно 2-4 эв. Эта
разность увеличивается при переходе к другим группам атомов, причем
разность энергии Ed - Ер несколько больше, чем в случае Ер - Es.
Простейшая система, имеющая молекулярную орбиту, представлена у иона
молекулярного водорода. Эта система состоит из двух атомных ядер и одного
электрона, который двигается в поле двух протонов. Волновая функция
подчиняется уравнению Шредингера. Потенциал, действующий на электрон,
складывается из кулоновских полей двух ядер:
^2 02
ГА ГБ
Уравнение Шредингера для Н* имеет вид:
/г2 Г" / е2 е2 \
- 8гАп у Ф- (.7Х ЛГ)
199
Решение уравнения дает ряд значений Е, т. е. энергии электрона в молекуле
