)
Неон (2
1
8
2
)
Ксенон (2
1
8
2
18
3
18
3
8
2
)
Аргон (2
1
8
2
8
2
)
Радон (2
1
8
2
18
3
32
4
18
3
8
2
)
где большие цифры обозначают число электронов в группах, начиная с самой внутренней, а индексы — общее число возможных многоквантовых орбит, характеризующее орбиты электронов внутри каждой группы.
Эти конфигурации отличаются особой устойчивостью в том смысле, что у них особенно трудно оторвать электрон для образования положительного иона и нет тенденции присоединения к атому электрона для образования отрицательного иона. Первое свойство обусловлено большим числом электронов в самой внешней группе. Следовательно, притяжение со стороны ядра не компенсируется в той степени, как в конфигурациях, где внешняя группа содержит лишь небольшое число электронов; последнее присуще тем семействам элементов, которые в периодической таблице следуют сразу же за семейством инертных газов и, как известно, обладают ярко выраженным электроположительным характером. Второе свойство обусловлено правильным строением внешней группы, не позволяющим новому электрону войти в состав этой группы. У элементов, принадлежащих семействам, предшествующим в периодической таблице семейству инертных газов, мы встречаем в нейтральных атомах конфигурации внешних групп электронов, которые проявляют сильную тенденцию к присоединению новых электронов, что приводит к образованию отрицательных ионов.
Общее направление последних рассуждений известно по недавним теориям строения атома, например теории А. Косселя и Г. Льюиса, основанной на систематическом анализе химических свойств элементов. В этих теориях электроположительный и электроотрицательный характер указанных семейств периодической системы объясняется на основе предположения об особо правильной и устойчивой конфигурации электронов внешней группы у атомов инертных газов, но не делается никаких попыток дать подробную картину строения и образования этих групп. В этой связи небезынтересно будет обратить внимание на фундаментальное различие между картиной строения атома, описанной в этом письме, и картиной, развитой Ленгмюром на основе предположения о стационарных или колеблющихся электронах в атоме, на которую ссылается в своем письме Кэмпбелл. Отвлекаясь даже от того факта, что в теории Ленгмюра устойчивость конфигурации электронов считается скорее постулатом и этому не предлагается никакого объяснения априори, это различие проявляется в том, что в теории Ленгмюра принимается такое строение атомов инертных газов, при котором число электронов во внешней оболочке всегда является наибольшим. Так, последовательность числа электронов в группах атома радона вместо указанной выше предполагается 2, 8, 8, 18, 18, 32, что на первый взгляд оправдывается, судя по существованию периодов в последовательности элементов.
Однако допущение о существовании более многочисленных групп внутри атома, прямо вытекающее из основных положений настоящей теории, по-видимому, даёт не только более приемлемое основание для объяснения общих свойств элементов, но и более непосредственное объяснение появления в периодической таблице таких семейств элементов, у которых химические свойства очень мало отличаются, несмотря на то, что элементы в таблице следуют друг за другом. Существование таких семейств является, по сути дела, прямым следствием образования во внутренней части атома групп, содержащих большее число электронов. Так, можно предположить, что в семействе редких земель мы видим постепенное образование внутренней группы из 32 электронов в том месте атома, где раньше соответствующая группа содержала лишь 18. Подобным же образом можно предполагать, что появление семейств железа, палладия и платины свидетельствует о стадиях образования групп из 18 электронов. Однако по сравнению с появлением семейства редких земель условия здесь несколько более сложные, поскольку группа образуется ближе к поверхности атома, где быстрое усиление компенсации заряда ядра в процессе связывания электронов играет большую роль. Фактически в рассматриваемом случае мы имеем дело не с превращением, происходящим внутри одной и той же группы, как в случае редких земель, когда увеличение числа в группе просто проявляется в числе элементов в семействе, а с превращением, сопровождаемым слиянием нескольких внешних групп электронов.
В более полном обзоре1, который вскоре будет опубликован, этот вопрос будет рассмотрен более подробно. Здесь я намеревался лишь обратить внимание на возможности, которые, по-видимому, открывает разработка принципов, лежащих в основе применения квантовой теории к проблеме спектров, для объяснения других свойств элементов. В этой связи мне хотелось упомянуть также о возможности развития на основе анализа изменения спектров элементов под влиянием магнитного поля, аргументации, обещающей пролить свет на трудности, с которыми столкнулось объяснение характерных магнитных свойств элементов. Они обсуждались в нескольких письмах в «Nature».
1 Статья 19.— Прим. ред.
Копенгаген
14 февраля 1921 г.
16 К ВОПРОСУ О ПОЛЯРИЗАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ В КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ *
*Zur Frage der Polarization der Strahlung in der Quantentheorie. Zs. f. Phys., 1921, 6, 1—9.
В недавно опубликованной в этом журнале работе Рубинович 1 попытался с помощью интересных соображений получить общее следствие, касающееся ожидаемой из квантовой теории поляризации излучения, испускаемого произвольной атомной системой. Однако в настоящей статье будет показано, что против использованных Рубиновичем соображений можно привести принципиальные возражения и что вряд ли возможно считать правильным упомянутое общее следствие о поляризации излучения. Но, учитывая принципиальное значение обсуждаемого вопроса, мне с удовольствием хотелось бы воспользоваться случаем, чтобы подробнее остановиться здесь на всей проблеме, осветив её, насколько это возможно, со всех сторон.
1 A. Rubinowicz. Zs. f. Phys., 1921, 4, 343.
Как известно, в квантовой теории испускаемое атомной системой излучение не связано непосредственно с движением излучающей системы так, чтобы это соответствовало законам классической электродинамики. Напротив, в основу квантовой теории положен постулат, согласно которому атом может существовать в ряде стационарных состояний, не излучая; каждое испускание излучения связано с переходом из одного такого состояния в другое, причём излучение всегда испускается в виде цуга простых гармонических волн, хотя движение в упомянутых состояниях может быть совершенно различным. Частота этих волн v связана с разностью энергий атома 𝐸1-𝐸2 до и после испускания равенством ℎν=𝐸1-𝐸2, где ℎ — постоянная Планка. Тем не менее оказалось возможным, имея в виду классические электродинамические представления, сделать определённые предсказания об ожидаемой, согласно квантовой теории, структуре излучения. Что касается этого вопроса, то были сделаны попытки продвинуться двумя существенно разными путями. Обе тенденции получили свое, возможно, наиболее ясное выражение во внешне столь различных выводах планковского закона излучения, которые были даны Эйнштейном 1 и Дебаем 2. Оба вывода следуем считать очень важными, хотя общими у них являются лишь исходные предпосылки.
1 A. Einstein. Phys. Zs., 1917, 18, 121. (См. перевод: А. Эйнштейн. Собр. научных трудов, т. III. М., 1966, стр. 393. — Ред.).
