Страница 115 из 190
Орбиты, появляющиеся при связывании седьмого электрона в атоме азота и седьмого, восьмого, девятого и десятого электронов в следующих элементах, являются круговыми орбитами типа 22. Диаметр этих орбит значительно больше диаметра орбит двух внутренних электронов, но тем не менее они лежат внутри области, в которой движутся четыре следующих электрона. Поэтому вытянутые участки эксцентричных 21-орбит должны несколько выступать за круговые 22-орбиты. Я не предполагаю подробнее останавливаться на вопросе о последовательном присоединении и связывании новых электронов; для этого требуется точное исследование взаимодействия движений электронов по двум типам двухквантовых орбит. Укажу только, что в атоме неона, где необходимо предположить существование четырёх 22-орбит, расположение плоскостей этих орбит обладает не только высокой степенью пространственной симметрии относительно друг друга, но и образует гармоническую конфигурацию по отношению к четырем эллиптическим 21-орбитам. Однако взаимодействие такого рода без совпадения плоскостей орбит осуществимо только для конфигурации орбит в обеих подгруппах с систематическим отклонением от тетраэдрической симметрии. Поэтому электронная группа с двухквантовыми (21 и 22) орбитами в атоме неона будет обладать только одной простой осью симметрии, совпадающей, как это необходимо предположить, с осью симметрии конфигурации внутренней группы двух электронов на одноквантовых орбитах.
В отношении объяснения ясно выраженного электроотрицательного характера кислорода и фтора, элементов, предшествующих неону и имеющих атомные номера 8 и 9, нужно подчеркнуть следующее. Стремление нейтральных атомов этих элементов образовать путём присоединения новых электронов отрицательные ионы, обладающие строением, подобным нейтральному атому неона, нужно приписать не только большей симметрии и поэтому увеличивающейся прочности электронной конфигурации. Существенно также то, что новые присоединённые электроны расположатся внутри области 21-орбит. Это обстоятельство обусловливает разницу элементов второй и первой половины второй группы периодической системы; в первой половине названных элементов существует только один тип двухквантовых орбит.
Мы переходим к вопросу о строении атомов элементов третьего периода системы элементов и сталкиваемся прежде всего с задачей о способе связывания одиннадцатого электрона в атоме. Отношения здесь в известной мере подобны тем, с которыми мы встретились при исследовании связывания седьмого электрона. Так же, как и в атоме углерода, конфигурация атома неона была бы существенно или полностью искажена присоединением нового электрона на орбиту типа орбиты последнего связанного электрона. Как и в случае 3-го и 7-го электронов, можно ожидать, что 11-й электрон расположится на орбите нового типа — 31-орбите. Электрон, движущийся по такой орбите, будет находиться большей частью вне конфигурации десяти первых электронов; в некоторые моменты он, однако, проникает не только в области 21 и 22-орбит, но даже и в области, где его расстояние от ядра будет меньше радиуса одноквантовых орбит двух первых связанных электронов. Это обстоятельство, чрезвычайно важное для понимания устойчивости атома, приводит для связывания рассматриваемого 11-го электрона к такому интересному результату. В атоме натрия электрон во внешних частях орбиты будет двигаться в поле, мало отличающемся от поля ядра атома водорода; тем не менее размеры соответствующих частей орбиты 11-го электрона натрия существенно отличаются от размеров 31-орбиты атома водорода. Причина этого состоит в том, что хотя 11-й электрон находится в области орбит десяти первых электронов в течение очень короткого времени, тем не менее данная часть пути существенна для определения главного квантового числа; движение электрона для внутренней части пути очень мало отличается от движений ранее связанных электронов на 21-орбитах. С этими обстоятельствами связана неопределённость, существующая до сих пор в отношении определения квантовых чисел стационарных состояний таких спектров, как рассмотренный выше спектр натрия (ср. стр. 333). Вопрос этот поднимался неоднократно. Например, Рождественский на основании формального сравнения спектральных термов различных щелочных спектров с термами водородного спектра считал возможным сделать вывод, что нормальное состояние соответствует 21-орбите, а не 11- орбите, как можно было бы думать. Такая интерпретация соответствует, например, численным значениям