Електро́нна хма́рка (рос. электронное облако, англ. electron cloud) — графічне зображення області, де перебування електрона є найімовірнішим. Термін використовується для унаочнення розташування електронів (розподілу електронної густини в просторі) на молекулярних чи атомних орбіталях.
Просторовий розподіл густині електронної хмарки виникає через хвильову природу електрона, він є рішенням рівняння Шредінгера і визначає форму, фізичні та хімічні властивості квантових об'єктів: атомів, молекул та хімічних зв'язків. Електронна хмарка є реальним фізичним об'єктом і її густина вимірюється шляхом денситометрії.
Історія
Першу модель атома у вигляді хмарки, котру інколи називають моделлю Томсона (англ. plum pudding model), в 1904 році запропонував Джозеф Джон Томсон. Відкривши у 1897 році електрон, дослідник припустив, що негативно заряджені електрони, входять до складу атома. В 1911 році Ернест Резерфорд внаслідок експерименту з розсіяння альфа-частинок показав, що позитивно заряджена субстанція зосереджена в ядрі, яке принаймні у 3000 разів менше від розміру атома.
В 1926 році Ервіном Шредінгером та Вернером Гейзенбергом була розроблена квантова механіка, яка показала наявність обертального руху легких електронів навколо важкого ядра та відсутність в електронів орбіт. Електрони заповнюють весь об'єм атома і середовище, де знаходяться електрони, замість позитивно зарядженого «пудингу Томсона» почали називати негативно зарядженою електронною хмаркою. На сьогодні електрона хмарка є загально прийнятою моделлю атома. Вона полягає в тому, що стан електрона в атомі описує густина електронної хмарки ρ(x, y, z), яка визначається як квадрат модуля хвильової функції Ψ (q), яка знаходиться з рівняння Шредінгера.
Пряме пікоскопічне зображення електронної хмарки було отримано у 2018 році О. П. Кучеровим зі співавторами за допомогою денситометра. Виходячи з квантово-механічної теорії, хвильову функцію системи Ψ(q) було знайдено з рівняння Шредінгера та принципу суперпозиції. В результаті інтегрування хвильової функції системи Ψ(q) в загальному вигляді було знайдено інтенсивність пучка електронних променів I(x, y) залежно від густини електронної хмарки ρ(x, y):
- I (x, y) = jnρ(x, y),
- де j — інтенсивність пучка електронних променів; n — кількість електронів у хмарці.
Таким чином, інтенсивність пучка електронних променів на екрані денситометра в точці x, y прямо пропорційна густині електронної хмарки в стовпчику з підставою в точці x, y.
Властивості
Відповідно електронна хмарка є реально існуючим об'єктом. Вона відповідає за молекулярні, атомні орбіталі та їх енергетичні властивості. Виходячи з періодичного закону Д. І. Менделєєва форма електронної хмарки визначає властивості атомів вступати в хімічні реакції.
Примітки
- https://www.researchgate.net/profile/Oleksandrp_Kucherov
- Кучеров А. П., Лавровский С. Е. Пикоскопия — прямая визуализация молекул [ 16 квітня 2021 у Wayback Machine.] // Информаційнї технології та спеціальна безпека. — 2018. — № 4. — С. 12—41. (рос.)
- Kucherov O. P., A. D. Rud A. D. Direct visualization of individual molecules in molecular crystals by electron cloud densitometry // Molecular Crystals and Liquid Crystals. — 2018. — Т. 1, № 10. — С. 40—47. DOI: 10.1080/15421406.2019.1578510 (англ.)
- Kucherov O., Rud A., Gubanov V., Biliy M. Spatial 3d Direct Visualization of Atoms, Molecules and Chemical Bonds // American Journal of Applied Chemistry. — 2020. — Т. 8, № 4. — С. 94—99. DOI: 10.11648/j.ajac.20200804.11 (англ.)
- патент України № 115602, від 27.02.2018 р [ 9 липня 2021 у Wayback Machine.]
Джерела
- Глосарій термінів з хімії / уклад. Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Дон. : Вебер, 2008. — 738 с. — .
- Білий М. У., Охріменко Б. А. Атомна фізика. — К. : Знання, 2009. — 559 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Elektro nna hma rka ros elektronnoe oblako angl electron cloud grafichne zobrazhennya oblasti de perebuvannya elektrona ye najimovirnishim Termin vikoristovuyetsya dlya unaochnennya roztashuvannya elektroniv rozpodilu elektronnoyi gustini v prostori na molekulyarnih chi atomnih orbitalyah Foto elektronnoyi hmarki vuglecyu okremi atomi vuglecyu 1 sigma zv yazki 2 pi zv yazok 3 vilnij prostir 4 Pravoruch navedeno shkalu elektronnoyi gustini Prostorovij rozpodil gustini elektronnoyi hmarki vinikaye cherez hvilovu prirodu elektrona vin ye rishennyam rivnyannya Shredingera i viznachaye formu fizichni ta himichni vlastivosti kvantovih ob yektiv atomiv molekul ta himichnih zv yazkiv Elektronna hmarka ye realnim fizichnim ob yektom i yiyi gustina vimiryuyetsya shlyahom densitometriyi IstoriyaPershu model atoma u viglyadi hmarki kotru inkoli nazivayut modellyu Tomsona angl plum pudding model v 1904 roci zaproponuvav Dzhozef Dzhon Tomson Vidkrivshi u 1897 roci elektron doslidnik pripustiv sho negativno zaryadzheni elektroni vhodyat do skladu atoma V 1911 roci Ernest Rezerford vnaslidok eksperimentu z rozsiyannya alfa chastinok pokazav sho pozitivno zaryadzhena substanciya zoseredzhena v yadri yake prinajmni u 3000 raziv menshe vid rozmiru atoma V 1926 roci Ervinom Shredingerom ta Vernerom Gejzenbergom bula rozroblena kvantova mehanika yaka pokazala nayavnist obertalnogo ruhu legkih elektroniv navkolo vazhkogo yadra ta vidsutnistv elektroniv orbit Elektroni zapovnyuyut ves ob yem atoma i seredovishe de znahodyatsya elektroni zamist pozitivno zaryadzhenogo pudingu Tomsona pochali nazivati negativno zaryadzhenoyu elektronnoyu hmarkoyu Na sogodni elektrona hmarka ye zagalno prijnyatoyu modellyu atoma Vona polyagaye v tomu sho stan elektrona v atomi opisuye gustina elektronnoyi hmarki r x y z yaka viznachayetsya yak kvadrat modulya hvilovoyi funkciyi PS q yaka znahoditsya z rivnyannya Shredingera Pryame pikoskopichne zobrazhennya elektronnoyi hmarki bulo otrimano u 2018 roci O P Kucherovim zi spivavtorami za dopomogoyu densitometra Vihodyachi z kvantovo mehanichnoyi teoriyi hvilovu funkciyu sistemi PS q bulo znajdeno z rivnyannya Shredingera ta principu superpoziciyi V rezultati integruvannya hvilovoyi funkciyi sistemi PS q v zagalnomu viglyadi bulo znajdeno intensivnist puchka elektronnih promeniv I x y zalezhno vid gustini elektronnoyi hmarki r x y I x y jnr x y de j intensivnist puchka elektronnih promeniv n kilkist elektroniv u hmarci Takim chinom intensivnist puchka elektronnih promeniv na ekrani densitometra v tochci x y pryamo proporcijna gustini elektronnoyi hmarki v stovpchiku z pidstavoyu v tochci x y VlastivostiVidpovidno elektronna hmarka ye realno isnuyuchim ob yektom Vona vidpovidaye za molekulyarni atomni orbitali ta yih energetichni vlastivosti Vihodyachi z periodichnogo zakonu D I Mendelyeyeva forma elektronnoyi hmarki viznachaye vlastivosti atomiv vstupati v himichni reakciyi Primitkihttps www researchgate net profile Oleksandrp Kucherov Kucherov A P Lavrovskij S E Pikoskopiya pryamaya vizualizaciya molekul 16 kvitnya 2021 u Wayback Machine Informacijnyi tehnologiyi ta specialna bezpeka 2018 4 S 12 41 ros Kucherov O P A D Rud A D Direct visualization of individual molecules in molecular crystals by electron cloud densitometry Molecular Crystals and Liquid Crystals 2018 T 1 10 S 40 47 DOI 10 1080 15421406 2019 1578510 angl Kucherov O Rud A Gubanov V Biliy M Spatial 3d Direct Visualization of Atoms Molecules and Chemical Bonds American Journal of Applied Chemistry 2020 T 8 4 S 94 99 DOI 10 11648 j ajac 20200804 11 angl patent Ukrayini 115602 vid 27 02 2018 r 9 lipnya 2021 u Wayback Machine DzherelaGlosarij terminiv z himiyi uklad J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Don Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 Bilij M U Ohrimenko B A Atomna fizika K Znannya 2009 559 s