Отличия электронов в атомах

Стремление каждого электрона отличаться от всех других заставляет эти частицы вести себя весьма интересным образом. Поведение электрона можно сравнить с поведением модниц, тратящих массу времени и сил на поиски единственных в своем роде туалетов. Если, например, две такие модницы случайно окажутся где-нибудь в одинаковых шляпках, то они ни за что не пойдут по улице рядом. Одна из них либо постарается уйти вперед, ускорив шаг, либо свернет с пути и пойдет по противоположной стороне или даже по другой улице. Точно так же обстоит дело с электронами. Они перестраивают свои «орбиты» и траектории так, чтобы отличаться друг от друга.

Все электроны в атомах отличаются друг от друга. Это различие приводит к появлению замкнутых оболочек из восьми (и некоторого другого числа) электронов; оно объясняет способность электронов образовывать прочные связи с атомами одних элементов и не иметь их с атомами других элементов. Ну, а в случае металла, где электроны отделены от атомов, как они все могут отличаться друг от друга?

Поскольку в металле все электроны имеют возможность свободно перемещаться, то каждый из них рано или поздно может столкнуться с другим. Следовательно, они не отличаются друг от друга пребыванием в разных точках пространства. Различие между электронами должно проявляться в скорости и направлении их движения. Рассмотрим сначала, чем отличаются друг от друга электроны в воображаемом одномерном «куске» металла. Представим себе тонкую трубку длиной около 7 см, в которую по одному вводятся электроны. Предположим, что поперечное сечение трубки настолько мало, что движение электронов в ней возможно лишь вдоль ее продольной оси. Для такого гипотетического случая известно, в чем должно заключаться различие между электронами; никакие два электрона в трубке не могут обладать скоростями, отличающимися друг от друга меньше чем на 1 см/сек.

Если какой-либо электрон движется со скоростью 10 см/сек, то ближайшая по величине скорость любого другого электрона, движущегося в том же направлении, может быть равной 9 или 11 см/сек. Если мы захотим ввести в эту маленькую трубку, скажем, 1000 электронов так, как это совершалось бы по законам природы, то есть с наименьшей возможной затратой усилий и энергии, то мы должны сообщать электронам минимально возможные скорости. В результате мы имели бы 500 электронов, движущихся влево с отрицательными значениями сообщенных скоростей, и 500 электронов, движущихся вправо с положительными значениями скоростей.


Комментарии запрещены.





Статистика

Рейтинг@Mail.ru