Модель состояния электрона в атоме

В соответствии с квантово – механическими представлениями, электрон – это такое образование, которое ведёт себя и как частица, и как волна. Как и другие микрочастицы, он обладает корпускулярно – волновым дуализмом (двойственностью). С одной стороны, электроны, как частицы, имеют массу покоя и заряд, производят давление, с другой стороны, это волны, характеризующиеся длиной волны λ и частотой излучения ν, обладающие такими свойствами, как интерференция и дифракция.

Согласно квантовой механике, невозможно точно определить энергию и положение электрона, поэтому используют вероятностный подход для характеристики положения электрона. Квантовая механика рассматривает вероятность нахождения электрона в пространстве вокруг ядра.

Быстро движущийся электрон, обладающий свойствами волны, может находиться в любой части пространства, окружающего ядро, и совокупность различных его положений рассматривается как электронное облако с определённой плотностью отрицательного заряда. Более наглядно это можно представить так. Если бы удалось через ничтожно малые промежутки времени сфотографировать положение электрона в атоме водорода (оно отразится на фотографии в виде точки), то при наложении множества таких фотографий получилась бы картина электронного облака (рис. 2.1). Плотность электронного облака неравномерна. Там, где точек наибольшее число, облако будет наиболее плотным, что будет отвечать наибольшей вероятности пребывания электрона в данной части атомного пространства.

Электронное облако – это квантово – механическая модель движения электрона в атоме. Если в планетарной модели строение простейшего атома водорода представлялось так: вокруг ядра по орбите вращается электрон, то с точки зрения квантовой механики, ядро атома водорода окружено пульсирующим электронным облаком с неравномерной плотностью. Форма облака – сферическая. Как видим, орбита заменена представлением об электронном (зарядовом) облаке, однако термин “атомная орбита” или “атомная орбиталь” применяется и поныне.

Атомная орбиталь (АО) или электронное облако – это пространство вокруг ядра, в котором вероятность пребывания электрона составляет не менее 90%. АО могут различаться размерами, формой, ориентацией в пространстве.