Паули принципі. Атомдағы электрондардың қабаттар мен қабықтар бойынша үлестірілуі

Паули принципі. Атомдағы электрондардың қабаттар мен қабықтар бойынша үлестірілуі

• Көп электронды атомдағы электронның кванттық сандары
• Паули принципі
• Атомдардың электрондық қабаттары мен қабықтары
• Электрондардың кванттық күйлер бойынша үлестірілуі
• Хунд ережелері
• Электрондық қабықтардың толтыру тәртібі

1. Көп электронды атомдағы электронның кванттық сандары. Сутегі атомындағы электронның күйін дәл сипаттау үшін бұрыннан белгілі n, ℓ, ml үш кванттық санға спиндік ms кванттық

санды қосу керек болады.

Кванттық сандардың осындай жиыны сутегі атомындағы электронның күйін мейлінше толық сипаттайды; бұлар кванттық сандардың толық жиыны деп аталады.

Көп электронды атомдарды қарастырғанда, нөлінші жуықтауда, әрбір электрон ядро және қалған электрондар біріктіріп тудыратын орталық өрісте қозғалады деп санауға болады. Осындай өріс жағдайында электрон күйінің мейлінше толық сипатталуын қамтамасыз ететін кванттық сандардың толық жиыны дәл сутегі атомындағыдай жиын болады.

Сонымен, атомдағы электрон күйі төрт кванттық санмен сипатталады:

бас кванттық сан n=1, 2, ...;

орбиталық кванттық сан ℓ=0, 1, 2 .., n-1;

магниттік кванттық сан ml=0, ±1, ±2,.., ±l; спиндік кванттық сан ms=+1/2, -1/2.

Көп электронды атомдарда электрон күйінің энергиясы n

және ℓ кванттық сандарына тәуелді (ℓ бойынша азғындалу

жойылған), ал ml және ms – кванттық сандарына тәуелділігі әлсіз болады.

Энергияның n бас кванттық санға тәуелділігі, әдетте, ℓ

орбиталық  санға тәуелділігіне қарағанда күштірек. Сондықтан n

мәндері кіші энергетикалық деңгейлерге қарағанда n мәні үлкен

деңгей, ℓ мәніне тәуелсіз, энергиясы бойынша жоғары орналасады.

n−1[pic 1]

N(n)=2(2ℓ+1)=2n

l=0

формуласы бойынша n бас кванттық санның әр түрлі мәндері үшін атомның кванттық күйлерінің саны анықталады:

1. кесте

ℓ орбиталық кванттық сан мәндері әр түрлі күйлерді белгілеу үшін кіші латын әріптері s, p, d, f, g,... пайдаланылады. Анықтама бойынша s-күйлерде, ℓ=0 р-күйлерде ℓ=1, d-күйлерде ℓ=2, және т.т.

n және ℓ кванттық сандары тұрақты күйлер үшін мынадай

белгілеулер қолданылады: 1s, 2s, 2p, және т.т. Бұлар қабық деп аталады.

Әр түрлі қабықтардағы күйлердің саны төмендегі 2-кестеде көрсетілген.

1. кесте

Енді  n  және  ℓ мәндері  тұрақты  күйлердің  топтарын

(қабықтарды) қабатпен байланыстырайық. Бұлардың анықтамасына сәйкес К-қабатта 1s-күйі, L-қабатта (2s+2p)-күйлері, М-қабатта (3s+3p+3d)-күйлері болады және т.т.

1. Атомдардағы электрондар

n,l,ml ,mS ( немесе

n,l, j,mj )

төрт кванттық санның әртүрлі жиынтықтары сәйкес келетін әртүрлі күйлерде бола алады.