Структура атома лития

В соответствии с принципом Паули на первой S орбитали (светлая зона внутри) могут находиться только два электрона. Тогда третий электрон располагается на второй S орбитали (более тёмная зона). Никакой информации об энергиях связи электронов с ядром нет (рис. 88).

Наша теория атома позволяет рассчитать спектры всех электронов атома лития (табл. 17, 18 ). Причем, наибольшую ценность имеют энергии связи электронов с ядром атома (табл. 33).

Рис. 88. Схема атома лития, следующая из старой теории атома

Таблица 33. Энергии связи электрона атома водорода и первого, второго и третьего электронов атома лития с ядром

n
	13,6	3,40	1,51	0,85	0,54	0,38	0,28	0,21	0,17
	14,06	3,51	1,56	0,88	0,56	0,39	0,29	0,22	0,17
	54,16	13,54	6,02	3,38	2,17	1,50	1,10	0,85	0,67
	122,5	30,6	13,6	7,65	4,90	3,40	2,50	1,91	1,51
n
	0,14	0,11	0,09	0,08	0,07	0,06	0,05	0,05	0,04
	0,14	0,12	0,10	0,08	0,06	0,06	0,05	0,05	0,04
	0,54	0,45	0,38	0,32	0,28	0,24	0,21	0,19	0,17
	1,23	1,01	0,85	0,72	0,63	0,54	0,48	0,42	0,38

Анализируя таблицу 33, видим близость энергий связи электрона атома водорода и первого электрона атома лития на первом, втором и третьем энергетических уровнях и почти полное совпадение на всех остальных. Это – одно из доказательств того, что первый электрон атома лития взаимодействует с одним протоном ядра.

Нетрудно видеть, что если в атоме лития останется один (третий) электрон, то он начнет взаимодействовать сразу с тремя протонами и его энергия связи с ядром, соответствующая первому ( ) энергетическому уровню, определится по формуле [1].

, (228)

что совпадает со значениями этой энергии в табл. 33 и подтверждает нашу гипотезу о том, что если в атоме остаётся один электрон, то он взаимодействует одновременно со всеми протонами ядра.

Рассчитаем энергию связи третьего электрона ( ) атома лития с ядром в момент пребывания его на 5 энергетическом уровне

(229)

Как видно, это значение согласуется с аналогичной энергией связи третьего электрона атома лития с ядром в момент пребывания его на пятом энергетическом уровне (табл. 33). Поскольку атом лития с одним электроном – это водородоподобный атом, то для убедительности рассчитаем энергию связи второго электрона ( ) этого атома с ядром в момент его пребывания на седьмом энергетическом уровне [1].

. (230)

Этот результат также согласуется с энергией связи второго электрона атома лития в момент пребывания его на седьмом энергетическом уровне (табл. 33).

Если бы нам удалось измерить энергии связи с ядром двух остальных электронов атома лития, не удаляя из него первый электрон, то оказалось бы, что все три электрона имеют одинаковые энергии связи с ядром. Однако, постановка такого эксперимента вряд ли возможна на данном этапе научных исследований. Но гипотетическое объяснение этого явления мы уже привели [1]. Совпадение результатов расчетов по формуле (230) с экспериментальными результатами, представленными в табл. 33, доказывает жизнеспособность такого объяснения.

Нетрудно представить, что различные значения энергий связи разных электронов атома лития (табл. 33), соответствующие первому энергетическому уровню ( ), получаются потому, что после удаления из атома первого электрона, освободившийся протон начинает взаимодействовать со вторым электроном, увеличивая его энергию связи до величины близкой к энергии связи второго электрона атома гелия ( ) .

После удаления из атома и второго электрона, в ядре оказывается два свободных протона, которые немедленно начинают взаимодействовать с оставшимся третьим электроном, увеличивая его энергию связи с ядром в раз.

Если мы начнем последовательно возвращать все электроны в атом, то количество протонов, взаимодействовавших ранее с одним электроном, начнет уменьшаться. Уменьшится и энергия связи этого электрона до величины примерно равной энергии связи с ядром электрона атома водорода.

Из изложенного следует следующая модель атома лития (рис. 89) [1].

Связь устанавливается путем взаимодействия разноименных электрических полей протонов и электронов, которые сближают их, и одноименных магнитных полюсов, которые ограничивают это сближение. Получается так, что каждый электрон взаимодействует только с одним протоном ядра атома (рис. 89).

Анализ схемы на рис. 89 показывает, что симметрично расположенные электроны будут иметь одинаковые энергии связи с ядром.

N 1

Рис. 89. Схема моделей ядра и атома лития: N - ядро атома; 1,2,3 - номера электронов

На электрон, расположенный справа от ядра, будут действовать электростатические силы отталкивания двух других электронов, поэтому он будет расположен дальше от ядра и его энергия ионизации будет наименьшей. Этому электрону мы присваиваем первый номер и обратим внимание на то, что энергия ионизации его ( ) меньше соответствующей энергии ионизации атома водорода ( ). Схема атома лития (рис. 89) позволяет понять причину такого различия. Как видно, два симметрично расположенных осевых электрона (2 и 3) своими электростатическими полями удаляют первый электрон от ядра, уменьшая энергию его ионизации [1].