Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

В отличие от вращения обычных тел в нашем микромире, где возможны любые скорости вра­щения, вращательное движение электрона постоянно и неизменно. Это его неотъемлемое свойство. Вращение электрона совершенно не­обычно: ни замедлить, ни ускорить, ни оста­новить его нельзя. Оно одинаково для всех электронов в мире.

Но хотя спин — общее свойство всех элек­тронов, в нем причина различия между электро­нами в атоме. Два электрона, вращаясь на одной и той же орбите вокруг ядра, обладают одним и тем же спином, и все же они могут разли­чаться направлением собственного вращения. При этом изменяется знак момента количества движения и знак спина (рис. 8).

Квантовый расчет приводит к двум возмож­ным значениям спиновых квантовых чисел, присущих электрону на орбите: s=+1/2 и s= -1/2, других значений быть не может. Поэтому в атоме на каждой орбите могут вращаться либо два, либо только один элек­трон. Больше быть не может.

Не смешивайте, пожалуйста, буквенное обо­значение второго квантового числа l=0 с четвертым квантовым числом. И то и другое обозначают одной и той же буквой — s. На­верное, просто потому, что физикам давно уже не хватает букв для их формул.

Эта теория, во многом прояснившая сложное строение атома и связавшая в единое целое его оптические и химические свойства, основана на представлениях, впервые предложенных замеча­тельным датским физиком Нильсом Бором.

ТАК НА ЧТО ЖЕ ПОХОЖ АТОМ?

Графическое искусство бессильно изобра­зить строение атома. Пожалуй, единственная надежда остается на собственное воображение. Пусть те из читателей, у кого оно достаточно раз­вито, предварительно подсчитают и даже вычер­тят орбиты всех типов для всех возможных элек­тронных оболочек атома. А затем попытаются представить себе для наглядности электроны в виде ярко светящихся шариков, которые кру­жатся каждый на своей орбите с невообразимо огромной скоростью. Тогда для глаза каждый электрон должен был бы превратиться в свер­кающую кривую своей эллиптической орбиты. Но орбита его не может быть неподвижной: атом и неподвижность несовместимы. Сами электрон­ные орбиты также меняют свое взаимное поло­жение, в своем движении они описывают сложные и причудливые объемные фигуры, сливаясь в мерцающее фантастическое сияющее облако — в электронный вихрь.

Рис. 8. На каждой отдельной орбите может быть либо только два «спаренных» электрона, либо один «неспаренный». Су­ществование в атоме неспаренного электрона имеет очень боль­шое значение для химической характеристики элемента. От него зависит возможность образования молекул (например, .молекулы водорода).

В одних местах оно будет ярче: в них элек­тронная плотность выше. В других — оно будет тусклым: вероятность пребывания в них элек­тронов будет меньше. Но никаких отдельных электронов в этом электронном облаке различить нельзя.

Современная физика так и представляет себе атом в виде электронного облака со сложной структурой. Это облако сплошное и непрерыв­ное. Где, в каких его точках в каждый момент находятся электроны — определить нельзя. Не только потому, что мы еще не обладаем средствами для такого наблюдения, но и пото­му, что электроны внутри атома проявляют свою двойственную природу — они ведут себя как волны.

Лучший друг и помощник фантазии и вообра­жения — точная математика сумела рассчи­тать для простейших атомов вероятность на­хождения электронов в каждой точке облака. Результат такого квантово-механического рас­чета атома натрия изображен на рисунке на следующей странице. Если вообразить себе атомное ядро с диаметром в один сантиметр, увеличив его всего лишь в десять тысяч мил­лиардов раз, то диаметр электронного облака будет около километра.

325