Свойства атома, определяемые его внешними электронами. Электроны во внешних оболочках А., связанные сравнительно слабо, легко подвергаются внешним воздействиям. При сближении данного А. с другими возникают сильные электростатические взаимодействия (включая т. н. обменные взаимодействия), которые могут приводить к возникновению химической связи А., т. е. к образованию молекулы. В химической связи участвуют электроны внешних оболочек; в случае ковалентной связи эти электроны принадлежат уже не отдельным А., а образовавшейся молекуле в целом, и входят в состав её молекулярных электронных оболочек. Т. о., внешние электроны А. определяют его химические свойства.

  Более слабые электростатические взаимодействия двух А. проявляются в их взаимной поляризации — смещении электронов относительно ядер, наиболее сильном для слабо связанных внешних электронов (см. Поляризация частиц). Возникают поляризационные силы притяжения между А., которые надо учитывать уже на больших расстояниях между ними (см. Межмолекулярное взаимодействие). Поляризация А. происходит и во внешних электрических полях; в результате уровни энергии А. смещаются и, что особенно важно, вырожденные уровни энергии расщепляются (поляризация различна для различных квантовых состояний А., соответствующих той же его энергии) — имеет место Штарка явление. Поляризация А. может возникнуть под действием электрического поля световой (электромагнитной) волны; она зависит от частоты света, что обусловливает зависимость от неё и показателя преломления (см. Дисперсия света), связанного со способностью А. поляризоваться — с поляризуемостью А. (см. Поляризуемость атомов, ионов и молекул). Тесная связь оптических характеристик А. с его электрическими свойствами особенно ярко проявляется в его оптических спектрах.

  Внешними электронами определяются и магнитные свойства А. Они схожи для элементов с аналогичными внешними электронными оболочками А. Магнитный момент А. зависит от его механического момента (см. Магнитомеханическое отношение), в А. с полностью заполненными электронными оболочками он равен нулю, так же как и механический момент. При наличии частично заполненных внешних электронных оболочек магнитные моменты А., как правило, постоянны, и А. являются парамагнитными (см. Парамагнетизм). Во внешнем магнитном поле все уровни А., у которых магнитный момент не равен нулю, расщепляются (см. Зеемана явление). Все А. обладают диамагнетизмом, который обусловлен возникновением у них магнитного момента под действием магнитного поля (т. н. индуцированного магнитного момента, аналогичного электрическому дипольному моменту А.).

  Свойства ионизованного атома. При последовательной ионизации А., т. е. при отрыве его электронов, начиная с самых внешних, в порядке увеличения прочности их связи (рис. 5), соответственно изменяются все свойства А., определяемые его внешней оболочкой. Внешними становятся все более прочно связанные электроны; в результате сильно уменьшается способность А. поляризоваться в электрическое поле, увеличиваются расстояния между уровнями энергии и частоты оптических переходов между этими уровнями (что приводит к смещению спектров в сторону всё более коротких длин волн). Ряд свойств обнаруживает периодичность: сходными оказываются свойства ионов с аналогичными внешними электронами, например N⁷⁺ и N³⁺ (один и два электрона 2s) обнаруживают сходство с N⁶⁺ и N⁵⁺ (один и два электрона 1s). Это относится к характеристикам и относительному расположению уровней энергии и к оптическим спектрам, к магнитным моментам А. и т. д. Наиболее резкое изменение свойств происходит при удалении последнего электрона из внешней оболочки, когда остаются лишь полностью заполненные оболочки; например при переходе от N⁴⁺ к N⁵⁺ (электронные конфигурации 1s²2s и 1s²). В этом случае ион наиболее устойчив и его полный механический и полный магнитный моменты равны нулю. Особенно устойчивы, помимо ионов с электронной конфигурацией 1s², ионы с полностью заполненной внешней оболочкой nр(n = 2, 3, 4, ...).

  Свойства связанных атомов. Свойства А., находящегося в связанном состоянии, например входящего в состав молекулы, отличаются от свойств свободного А. Наибольшие изменения претерпевают свойства А., определяемые самыми внешними электронами, принимающими участие в присоединении данного А. к другому. Вместе с тем свойства, определяемые электронами внутренних оболочек, могут практически не измениться, как это имеет место для рентгеновских спектров. Некоторые свойства А. могут испытывать сравнительно небольшие изменения, по которым можно получить информацию о характере взаимодействий связанных А. Важным примером может служить расщепление уровней энергии А. в кристаллах и комплексных соединениях, которое происходит под действием электрических полей, создаваемых окружающими ионами (см. Кристаллического поля теория).

  Лит. см. при ст. Атомная физика.

  М. А. Ельяшевич.

Рис. 1. Энергия атома водорода: а — возможные значения полной энергии E₁, E₂, E₃, ... (горизонтальные линии) и график потенциальной энергии (жирная кривая; точками показаны значения r_max при Е = E1, E2, E3 ,...); б — схема уровней энергии (горизонтальные линии) и оптических квантовых переходов (вертикальные линии). Заштрихованная область (Е > 0) соответствует свободному состоянию электрона.

Рис. 4. Последовательность заполнения уровней энергии отдельного электрона в сложном атоме. Справа даны числа заполнения оболочек.

Рис. 2. Возможные состояния атома водорода при значениях n = 1, 2, 3. Графически показаны ориентации орбитального и спинового моментов.

Рис. 3. Расщепление уровня энергии во внешнем магнитном поле.

Атомиздат

Атомизда'т, специализированное издательство Комитета по печати при Совете Министров СССР, в Москве. Основан в 1957 как издательство Главного управления по использованию атомной энергии при Совете Министров СССР, в 1960—63 — Госатомиздат, с 1963 — А. Выпускает научную, учебную, справочную, производственную и научно-популярную литературу по атомной и ядерной физике, физике плазмы, ядерной энергетике, геологии сырья атомной промышленности, радиохимии, физике твёрдого тела, ядернофизическому и изотопному приборостроению, дозиметрии, радиобиологии, защите от излучений и др. Издаёт журналы «Атомная энергия» (с 1956), «Атомная техника за рубежом» (с 1957).

  В. А. Кулямик.