Маскевич С.А. Атомная физика.Тестовые задания

Подождите немного. Документ загружается.

201

13.А.38. Зависимость потенциальной энергии двухатомной

молекулы от расстояния между ядрами хорошо описывается функ-

цией Морзе.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

13.А.39. Если молекула находится в основном электронном

состоянии, то колебательное движение ядерной конфигурации от-

сутствует.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

13.А.40. Если все электроны в молекуле являются спаренны-

ми, то ее основное электронное состояние синглетное, и такая же

конфигурация спинов обязательно сохранится в электронном воз-

бужденном состоянии.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

13.Б.1. С точки зрения соответствия критериям ионной и кова-

лентной химической связи, если молекула при диссоциации распа-

дается на атомы, то связь следует считать __________.

13.Б.2. Среди различных типов химической связи квантовые

свойства электронов в наибольшей степени проявляются для

__________ связи.

13.Б.3. Суть метода ЛКАО состоит в том, что волновую функ-

цию, описывающую состояния валентных электронов молекулы,

представляют в виде __________.

13.Б.4. Для расчета энергии электронных стационарных состо-

яний молекул след ует решить уравнение __________.

13.Б.5. При суперпозиции атомных орбиталей с точки зрения

симметрии могут образовываться __________ волновые функции.

202

13.Б.6. Если спиновая часть волновой функции симметрична,

то мультиплетность электронного со стояния молекулы равна

__________, и это разрыхляющее состояние.

13.Б.7. С точки зрения мультиплетно сти основное состояние

молекулы

N является __________.

13.Б.8. С точки зрения мультиплетно сти основное состояние

молекулы

является __________.

13.Б.9. В формуле для энергии ковалентной химической свя-

зи, которая получается при использовании методов ЛКАО или ва-

лентных пар, энергия взаимодействия электронов одного атома с

ядром другого атом а выражается в виде интеграла

∫∫

ΨΨ=ΨΨ dV

, который называют __________.

13.Б.10. В формуле для энергии ковалентной химической свя-

зи, которая получается при использовании методов ЛКАО или ва-

лентных пар, энергия взаимодействия электронного заряда, нахо-

дящегося в области интерференционного перекрытия волновых

функций, с ядрами атомов выражается в виде интеграла

∫∫

ΨΨ=ΨΨ dV

, который называют __________.

13.Б.11. Для связывающего состояния молекулы

электрон-

ная плотность посередине между ядрами __________.

13.Б.12. При перекрытии атомных

-оболочек могут быть об-

разованы молекулярные электронные оболочки __________ типа.

13.Б.13. Если электронный переход обозначен , то это

означает, что при поглощении фотона электрон переходит из атом-

ной ________ орбитали на вакантную молекулярную

π -оболочку.

13.Б.14. Распределение молекул по колебательным уровням

энергии в пределах одного электронного состояния при термоди-

намическом равновесии подчиняется формуле __________.

203

13.Б.15. Кривая потенциальной энергии для возбужденного

электронного состояния молекулы имеет в качестве экстремума

__________.

13.Б.16. В соответствии с принципом Франка-Кондона элект-

ронные переходы на кривых потенциальной энергии отображают-

ся __________ прямыми по причине существенного различия в мас-

сах электронов и ядер.

13.Б.17. Относительная интенсивность колебательных полос

в электронно-колебательном спектре поглощения или излучения

(флуоресценция, фосфоресценция) определяется в соответствии с

принципо м Франка-Кондона относительным расположением и фор-

мой кривых __________.

13.Б.18. Терм основног о электронного состояния молек улы

типа __________.

13.Б.19. Если сравнить электронно-колебательные спектры

поглощения молекул в газовой фазе и в конденсированном состоя-

нии с точки зрения разрешения колебательной структуры, то мож-

но обнаружить, что лучшее разрешение в __________.

13.Б.20. При электронном переходе обязательно изменяется

пространственное распределение электронной _______ веро ятности.

13.Б.21. Симметричные и антисимметричные волновые функ-

ции описывают __________ электронные состояния молекул.

13.Б.22. Если спиновая часть волновой функции антисиммет-

рична, то мультиплетность электронного состояния молекулы рав-

на __________, и состояние является связывающим.

13.Б.23. С точки зрения мультиплетности возбужденные со-

стояния молекулы

N __________.

13.Б.24. С точки зрения мультиплетности возбужденные со-

стояния молекулы

__________.

13.Б.25. Для разрыхляющего со стояния молекулы

H элект-

ронная плотность посередине между ядрами равна __________.

204

13.Б.26. При перекрытии атомных

-оболочек могут быть об-

разованы молекулярные оболочки типа __________.

13.Б.27. Кривая потенциальной энергии для возбужденного

электронного состояния молекулы расположена __________ (левее

или правее), чем кривая для основного состояния.

13.Б.28. Терм основного электронного состояния молекулы

азота типа __________.

13.Б.29. Для о сновного электронного состояния двухатомной

молекулы силы отталкивания между одноименными зарядами (ядра,

электроны) и притяжения между разноименными зарядами (ядра,

электроны) __________.

13.Б.30. В молекуле метана ( ) все четыре

HC − связи

эквивалентны (одинаковы энергия, длина и пространственное рас-

пределение электронной плотности) по причине __________ атом-

ных - и -орбиталей.

13.В.1. Какие из представленных ниже характеристик отно-

сятся к ковалентной химической связи?

а) связь обязательно является полярной;

б) связь обеспечивается кулоновскими взаимодействиями;

в) при диссоциации молекула распадается на атомы;

г) связывание является направленным и задается простран-

ственной направленностью атомных орбиталей;

д) связь обладает свойством насыщения.

13.В.2. О природе ковалентной химической связи можно ска-

зать следующее:

а) связь существует благодаря перекрытию атомных орби-

та лей;

б) связь существует благодаря интерференции перекрываю-

щихся электронных состояний атомов;

в) связь обеспечивается кулоновскими взаимо действиями ядер

атомов и электронным облаком зоны перекрытия;

г) связь имеет квантовую природу и отражает наличие волно-

вых свойств у электронов;

д) в связывании могут участвовать электроны с параллельны-

ми спинами.

205

13.В.3. Какие из приведенных ниже молекул имеют ковалент-

ную химическую связь?

а)



;

б)

CO ;

в)

HCl ;

г)

;

д)

NaCl .

13.В.4. Для связыв ающих электронных состояний х арактерно:

а) электронная плотность в области связывания (перекрытия

оболочек) равна нулю;

б) электронная плотность в области связывания (перекрытия

оболочек) имеет максимум;

в) кривая зависимости энергии молекулы от расстояния меж-

ду ядрами имеет минимум;

г) с точки зрения мультиплетно сти состояние является синг-

летным;

д) состояние описывается симметричной функцией координат

и антисимметричной спиновой.

13.В.5. Для разрыхляющих элек тронных состояний характерно:

а) электронная плотность в области связывания (перекрытия

оболочек) равна нулю;

б) кривая зависимости энергии молекулы от расстояния меж-

ду ядрами имеет минимум;

в) состояние описывается симметричной функцией спинов и

поэтому является триплетным;

г) состояние описывается антисимметричной спиновой функ-

цией и поэтому является триплетным;

д) состояние описывается симметричной функцией координат.

13.В.6. Какие из приведенных ниже значений проекции мо-

мента импульса соответствуют

σ,

электронным состояниям

молекул?

а)



;

б)

π и

>  ;

в)

π и

> − ;

г)



> h2 ;

д)

> h2− .

206

13.В.7. Какие из перечисленных ниже типов электронных пе-

реходов возможны для молекулы ?

а)

π→n ;

б)

σ→σ ;

в)

π→π ;

г)

π→σ ;

д)

π→

13.В.8. Какие из перечисленных ниже типов электронных пе-

реходов возможны для молекулы N

а) ;

б)

σ→σ ;

в)

π→π ;

г)

π→σ ;

д)

→

13.В.9. В соответствии с принципом Франка-Кондона:

а) при электронном переходе в молекуле колебательное состо-

яние молекулы не изменяется;

б) при электронном переходе в молекуле колебательная энер-

гия молекулы может не измениться;

в) в электронно-колебательном спектре поглощения молеку-

лы интенсивность колебательных полос различна и зависит от того,

насколько кривая потенциальной энергии для возбужденного со-

стояния смещена относительно кривой потенциальной энергии для

основного состояния;

г) при электронном переходе межъядерное расстояние не из-

меняется;

д) в электронно-колебательном спектре излучения интенсив-

ность всех колебательных полос одинакова.

13.В.10. Флуоресценция и фосфоре сценция молекул отлича-

ются:

а) расположением спектров;

б) одно явление связано с поглощением света, а другое – с из-

лучением;

в) временем жизни исхо дных возбужденных состо яний по при-

чине их различной мультиплетности;

г) временем жизни исходных возбужденных состояний по при-

чине, не связанной с их мультиплетностью;

д) временем жизни конечных состояний.

207

13.В.11. В молекулах волновые свойства электронов проявля-

ются в том, что:

а) движение электронов волнообразное;

б) энергетический спектр электронов дискретный;

в) имеется отличная от нуля вероятность найти электрон вда-

ли от ядер;

г) существует ковалентная химическая связь;

д) элек троны не падают на ядра, и молеку ла устойчива в цело м.

13.В.12. Для равновесного состояния молекулы характерно:

а) потенциальная энергия взаимодействия электронов с ядра-

ми имеет минимально возможное значение;

б) потенциальная энергия взаимодействия образующих моле-

кулу атомов имеет минимально возможное значение;

в) потенциальная энергия взаимодействия ядер имеет мини-

мально возможное значение;

г) сила притяжения электронов одного атома со стороны ядер

другого атома уравновешивается силой отталкивания взаимодей-

ствующих друг с другом электронов и ядер;

д) ядра атомов молекулы покоятся.

13.В.13. Для электронных квантовых переходов с поглощени-

ем электромагнитного излучения характерно:

а) увеличение энергии одного из электронов молекулы;

б) увеличение энергии каждого электрона молекулы;

в) изменение (увеличение) об ласти локализации о дного из элек-

тронов (как правило, валентного) молекулы;

г) изменение (увеличение) области локализации каждого элек-

трона (как правило, валентного) молекулы;

д) увеличение внутренней энергии молекулы в целом (моле-

кула переходит на более высокий энергетический уровень).

13.В.14. Для

-э лектронной мо лек улярной оболо чки характерно:

а) если в ней имеется электрон, то проекция его момента им-

пульса на ось равна нулю;

б) если в ней имеется электрон, то его момент импу льса равен ну лю;

в) распределение электронной плотно сти вероятности имеет

сферическую симметрию;

г) распределение электронной плотности вероятности имеет

ось симметрии;

д) посередине между ядрами молекулы э лек тронная плотность

максимальна.

208

13.В.15. Символ терма электронного состояния двухатом-

ной молекулы означает, что:

а) суммарный спин валентных электронов молекулы равен 1;

б) элект ронное состояние синглетное;

в) момент импульса каждого валентного электрона равен 0;

г) проекция суммарного (результирующего) момента импуль-

са валентных электронов на ось молекулы равна нулю;

д) все валентные электроны находятся в разрыхляющих со-

стояниях;

е) все валентные электроны находятся в связывающих состоя-

ниях.

13.В.16. Символ

Π электронного состояния двухатомной

молекулы означает, что:

а) суммарный спин валентных электронов молекулы равен 1;

б) элект ронное состояние синглетное;

в) момент импульса каждого валентного электрона равен 1;

г) проекция суммарного (результирующего) момента импуль-

са электрона на ось молекулы равна

 ;

д) имеются валентные электроны в связывающих состояниях.

13.В.17. Какие из представленных ниже утверждений о тносят-

ся к

π-связывающей молекулярной электронной оболочке?

а) электронная плотность в области связывания (перекрытия

атомных орбита лей ) равна нулю;

б) электронная плотность вдоль оси молекулы равна нулю;

в) изовероятностная кривая сечения молекулы перпендикуляр-

но оси молекулы имеет форму восьмерки;

г) оболочка может содержать две пары спаренных электронов;

д) оболочка может содержать четыре неспаренных электрона.

13.В.18. В случае электронного перехода:

а) все валентные электроны переходят из

π-связывающей мо-

лекулярной электронной оболочки на разрыхляющую;

б) один из валентных электронов переходит из -связываю-

щей молекулярной электронной оболочки на разрыхляющую;

в) кривая потенциальной энергии в исходном состоянии име-

ет минимум;

г) кривая потенциальной энергии в конечном состоянии явля-

ется плавно убывающей и не имеет минимума;

209

д) кривая потенциальной энергии в конечном состоянии име-

ет минимум, расположенный при большем межъядерном расстоя-

нии, чем кривая исходного состояния.

13.В.19. Какие из представленных на рис. А и Б варианты элек-

тронно-колебательных переходов в молекулах возможны в соответ-

ствии с классической интерпретацией принципа Франка-Кондона?

а) А – 1;

б) А – 2;

в) А – 3;

г) А – 4;

д) Б – 1;

е) Б – 2;

ж) Б – 3;

з) Б – 4.

13.В.20. На рисунке показаны типичные кривые спектров по-

глощения и излучения молекул в конденсированном состоянии.

Какие из представленных ниже утверждений применительно к дан-

ному рисунку верны?

а) кривая 1 – это спектр поглощения, а кривая 2 – это спектр

излучения;

б) кривая 1 – это спектр излучения, а кривая 2 – это спектр

поглощения;

в) перекрытие спектров означает, что энергия испускаемых

молекулой фотонов может быть больше энергии поглощаемых фо-

тонов;

г) в среде имеются молекулы, находящиеся в возбужденных

ко лебательных состояниях, т. е. темпера тура

0>T

;

д) минимумы кривых потенциальной энергии молекулы в воз-

бужденном э лек тронно м состо янии и в основно м состоянии наблю-

даю тся практически при одних и тех же меж ъядерных расстояниях.

210

Ответы

13.А.1 – б); 2 – б); 3 – а); 4 – б); 5 – б); 6 – а); 7 – а); 8 – а); 9 –

а); 10 – б); 11 – а); 12 – в); 13 – б); 14 – а); 15 – а); 16 – б); 17 – а);

18 – а); 19 – а); 20 – а); 21 – в); 22 – б); 23 – б); 24 – б); 25 – а); 26 –

а); 27 – а); 28 – а); 29 – б); 30 – а); 31 – а); 32 – б); 33 – б); 34 – в);

35 – а); 36 – а); 37 – а); 38 – а); 39 – б); 40 – б).

13.Б.1 – ковалентной; 2 – ковалентной; 3 – линейной комбина-

ции атомных орбиталей; 4 – Шредингера; 5 – симметричные и ан-

тисимметричные; 6 – 3; 7 – синглетным; 8 – т риплетным; 9 – куло-

новским; 10 – обменным; 11 – max, максимальна; 12 –

; 13 –

несвязывающей; 14 – Больцмана; 15 – min, минимум; 16 – верти-

кальными; 17 – потенциальной энергии; 18 – ; 19 – газовой фазе;

20 – плотности; 21 – связывающие и разрыхляющие; 22 – 1; 23 –

синглетными, триплетными; 24 – синглетными, триплетными; 25 –

0; 26 –

, , ; 27 – правее; 28 – ; 29 – равны, уравновешива-

ют друг друга; 30 – гибридизации.

13.В.1 – б), в), г), д); 2 – а), б), в), г); 3 – а), б), г); 4 – б), в), г),

д); 5 – а), в); 6 – б), в), г), д); 7 – б), г), д); 8 – а), б), в), г); 9 – в), г);

10 – а), в); 11 – б), в), г), д); 12 – б), г); 13 – а), в), д); 14 – а), г), д);

15 – а), г); 16 – б), г), д); 17 – б), в), г); 18 – б), в), д); 19 – а), ж); 20 –

а), в), г).

14. Квантовые состояния твердых тел

Квантовый характер движения частиц (электронов и ядер) в

твердых телах проявляется так же, как и для молекул, в том, что

энергия колебательного движения ядерной конфигурации и движе-

ния электронов может принимать лишь дискретный набор значе-

ний, т. е. квантуется. Причинами являются пространственное огра-

ничение движения, неоднородность электриче ского поля и

периодичность его потенциала. Именно периодичность располо-

жения структурных элементов кристаллической решетки опреде-

ляет наличие волн упругой деформации и фононов, зонный харак-

тер энергетического спектра электронов.

Изучая материал данной темы, необходимо усвоить такие по-

нятия, как оптические и акустические колебания, фононы, темпе-

ратура Д ебая, функция Блоха, зона Бриллюэна, уровень Ферми,

понимать суть модели свободных электронов и модели Кронига-