Номер 5, страница 8 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

5. Поглощая энергию, электрон в атоме водорода может переходить с одной орбитали на другую. Какие характеристики электрона (заряд, энергия, масса, форма электронного облака) будут при этом изменяться?

При поглощении энергии и переходе электрона в атоме водорода с одной орбитали на другую происходит изменение некоторых его характеристик, в то время как другие, являясь фундаментальными, остаются неизменными. Рассмотрим каждую из перечисленных характеристик.

Заряд

Заряд электрона является его фундаментальным, внутренним свойством. Это физическая константа, равная по модулю элементарному заряду $e \approx 1.602 \times 10^{-19}$ Кл. Заряд не зависит от того, на какой энергетической орбитали находится электрон, и не изменяется при переходах между ними.

Ответ: Заряд не изменяется.

Энергия

В условии задачи прямо указано, что электрон поглощает энергию для совершения перехода. Это означает, что его полная энергия увеличивается. В модели атома водорода энергия электрона на $n$-ой орбитали (энергетическом уровне) определяется формулой: $E_n = - \frac{E_0}{n^2}$, где $E_0 \approx 13.6$ эВ — энергия ионизации атома водорода, а $n=1, 2, 3, \ldots$ — главное квантовое число. При переходе с орбитали с меньшим главным квантовым числом $n_1$ на орбиталь с большим $n_2$ (где $n_2 > n_1$) энергия электрона изменяется с $E_{n_1}$ на $E_{n_2}$. Так как $E_{n_2} > E_{n_1}$, энергия электрона увеличивается.

Ответ: Энергия изменяется.

Масса

Масса покоя электрона — это еще одна фундаментальная физическая константа, $m_e \approx 9.109 \times 10^{-31}$ кг. Как и заряд, масса является неотъемлемым свойством частицы и не изменяется при изменении ее энергетического состояния в атоме.

Ответ: Масса не изменяется.

Форма электронного облака

Электронное облако (или атомная орбиталь) — это область пространства вокруг ядра, в которой вероятность нахождения электрона максимальна. Форма и размер этой области определяются набором квантовых чисел (главным $n$, орбитальным $l$ и магнитным $m_l$). Например, s-орбитали ($l=0$) имеют сферическую форму, а p-орбитали ($l=1$) — форму объемной восьмерки (гантели). Переход электрона на другую орбиталь означает изменение как минимум одного из квантовых чисел, что неизбежно приводит к изменению формы и/или размера электронного облака.

Ответ: Форма электронного облака изменяется.