Атом құрылысы

13.  Атом құрылысы

19 ғасырдың аяғы 20 ғасырдың басында атом құрылысының ашылуы мен зерттелуінің келесі моделін ұсынуға мүмкіндік берді:

1. Орталықта оң зарядталған ядро табылады.
2. Барлық оң заряд   (бөлшектер - протондар) және барлық масса ядрода жұмылдырылған.
3. Ядро протондардан және нейтрондардан тұрады (жалпы атауы - нуклондар).
4. Ядроның айналасында, оны айналып электрондар жүреді. Сонымен қатар ядроның оң заряды мен электрон саны тең.Егер белгілесек:

A–массалық сан.

Z–ядро заряды, протондар санына тең.

N–нейтрондар саны.

Онда:    Z = A - N;N = A–Z және A = Z + N

Атомның қазiргi үлгiсiне сәйкес, атомның ядросы әркелкi тығыздықтағы электрондық бұлтымен қоршалған. Бұлттың пiшiнi әртүрлi болуы  мүмкін. Атомды орбиталь – бұл электронның жүру мүмкіндігі жоғары болатын атомдық кеңістіктің бөлігі.

Атомдағы электронның жағдайын квант сандарымен анықтайды, квант саны төртеу: n, l, ml, ms.

Бас квант саны n:

• электрон айналып жүрген орбитаның қандай энергетикалық деңгейде , оның ядродан қаншалықты қашықтықта екенін көрсетеді.
• мәні бүтін сандар n = 1, 2, 3, 4, …  

Қосымша (орбиталь) квант саныl:

• электрон қабатының пішінің сипаттайды:
• берілген деңгей аумағындағы электрондардың әртүрлі энеогетикалық күйін көрсетеді;
• берілген деңгейдегі электрондардың деңгейшелер бойынша таралуын анықтайды;
• мәні0-ден n-1 дейінгі бүтін сандар  l = 0,1 , … n-1;

n = 1 l = 0     s – орбиталь;

n = 2 l = 1     p – орбиталь;

n = 3 l = 2     d – орбиталь;

n = 4 l = 3 f – орбиталь.

Магниттік квант саны ml:

• электронның ядро өрісіндегі қозғалысынан туындайтын магниттік моментін сипаттайды;
• электрон қабаттарының кеңістіктегі кез-келген бағыттармен (өзара перпендикуляр осьтер-x,y,z) салыстырғанда орналасуын анықтайды;
•  - l-ден +l-ге дейін нөлді қоса есептегенде, тұтас сандағы  мәндерді қабылдайды.

 m мәндерінің саны m=2l + 1 формула бойынша анықталады.

Мысалы:

Егерl = 0, болса ml = 2∙0 + 1 = 1.

Алынатын ml мәнінің саны  электрондық ұяшықтарды санына сәйкес келедi.

s:  l = 0; болса ml= 2∙0 +1 = 1;   ml = 0;

p:  l = 1;болсаml= 2∙1 +1 = 3;   ml = -1; 0; 1;

d:  l = 2;болса ml= 2∙2 +1 = 5;   ml = -2; -1; 0; +1; +2;

f:  l = 3; болса ml = 2∙3 +1 = 7;   ml = -3; -2; -1; 0; 1; 2; 3.

Спин квант саны ms - спин – электронның тағы бір қасиеті, ол ядроны айналуымен қатар, өз осінде де ұршықша үйіріледі.

  Өз осінде бір электрон бір бағытта айналса, екіншісіоған қарама-қарсы бағытта айнала алады. Электронның өз осінде айналуы да электронды магниттік момент туғызады, бұл қасиет те кванталлады, яғни бірінен екіншісінің айырымы бүтін сан болуы керек. Сондықтан спин квант санының екі ғана мәні болады және олар  +1/2 мен -1/2 . Спин  электроның график түрiнде бағдаршамен бейнелейді: ↑↑ -  параллельді спиндер (бір бағытта айналады);                                                                                          ↑↓ -  антипараллельді  спиндер  (әртүрлі бағытта айналады).

Электрондардың қандай қабатта, қандай қаптарда орналасуы төмендегі жағдайлармен тығыз байланысты.

1. Паулидің принципі – бір атомның ішінде барлық жағынан ұқсас екі электрон болуы мүмкін емес, яғни атомдағы 2 электронның 4 квант санының төртеуі бірдей болмайды. Осы ереженің маңызды салдары мынада: әр орбитальда антипараллель спиндері бар (msквант санының таңбасы әртүрлі) екі электронның болуы.
2.      Гунд ережесi- бойынша белгiлi бiр деңгейшедегi электрондардың спин сандарының қосындысы максималь болуы керек, яғни орбитальдар жеке электрондармен толтырылып, содан кейiн жұптастырылады:
3.      Клечковский ережелерiне сәйкес басты және қосымша квант сандарының мәнi іскен сайын электронның энергиясы да жоғарылайды, яғни деңгейшелер n+l ісу бағытында толтырылады.

Мысалы:   Е =  n + l

    3 p             3d       4 s

   n=3            n=3     n=4

   l=1             l=2      l=0

   E=4   <      E=5  >  E=4

Егер екi деңгейшедегi  n + l  бiрдей болса, олар басты квант санының ісу бағытында толтырылады. Мысалы :

 3 p              4s

n=3   l=1    n=4   l=0

 E=4    =  E=4

  3 <4, сол себептi бiрiншi 3р, содан кейiн  4 s  толтырылады.

14.  Химиялық байланыс