АТОМ

(от греч. atomos - неделимый) - наименьшая частица хим. элемента, к-рая ещё является носителем его хим. св-в. А. состоит из положительно заряж. атомного ядра и отрицательно эаряж. электронов, образующих электронные оболочки А. Число электронов в А. численно равно заряду ядра, выраж. в электронных единицах (зарядовому числу), к-рое совпадает с атомным номером Z элемента в периодической системе элементов Менделеева. В целом А. электрически нейтрален. А. имеет размеры порядка 10^-10 м. Размеры ядра А. порядка 10^-14 м. Масса А. практически совпадает с массой его ядра. Св-ва А. подчиняются законам квантовой механики, а его энергия квантуется, т. е. принимает ряд дискретных значений, соответствующих стационарным состояниям А. (часто их наз. уровнями энергии).

Стационарное состояние, соответствующее наименьшему значению энергии А., наз. основным или нормальным, а все остальные - возбуждёнными. В осн. состоянии свободный А., не подверженный внеш. воздействиям, может находиться неогранич. время, в возбуждённом - конечное время, обычно порядка 10 нс. Однако для нек-рых, т.н. метастабильных, состояний оно может быть значительно больше. Из возбужд. состояния А. может перейти в основное или в менее возбуждённое; при этом свободный А. испускает фотон, энергия к-poro hv=E_i-E_k, где E_i и E_k - энергия А. в исходном и конечном состояниях. Если возбужд. А. сталкивается с др. частицей, то он может передать энергию E_t - Е* этой частице, не испуская фотон (безызлучат. переход; удар 2-го рода). Обратный переход А. из состояния с энергией Ek в состояние с энергией E_t > E_k может быть осуществлён за счёт поглощения фотона с энергией hv = Et - E_k либо вследствие удара 1-го рода - столкновения с др. частицей (напр., с электроном), передающей А. необходимую энергию.

Для простейшего А. водорода (и водородоподобных систем - ионов, содержащих один электрон) состояние А. определяется значениями четырёх квантовых чисел п, I, т и m_s (см. Квантовые числа), характеризующих состояние электрона. Энергия А. водорода зависит только от гл. квантового числа п. Для сложных А., содержащих 2 электрона и более, приближённо можно считать, что каждый электрон А. находится в своём квантовом состоянии, характеризуемом набором четырёх квантовых чисел n, l, m и m_s. В соответствии с Паули принципом а сложном А. не может быть больше одного электрона, находящегося в данном квантовом состоянии. Электроны, находящиеся в состояниях с заданными значениями гл. квантового числа п, образуют ряд электронных оболочек.

Энергия электрона в сложном А. зависит не только от гл. квантового числа п. но и от азимутального квантового числа l. В зависимости от значения l электроны в каждой оболочке распределяются по подоболочкам.

В осн. состоянии А. электроны распределяются по оболочкам и подоболочкам т. о. что полная энергия А. минимальна. А. одного и того же элемента могут отличаться по массе вследствие разл. числа нейтронов в их ядрах (см. Изотопы).