Паули принципі. Электрондық қабаттар

Алғашқы тақырыптарда айтылғандай, атом ішіндегі электронның күйін сипаттау үшін n,l,ml жəне mS кванттық сандарын қолданамыз. Мұндағы бас кванттық сан (n) орбита санын жəне энерия деңгейлерін анықтайды. Ал орбиталдық кванттық сан немесе қосымша кванттық сан (l) электронның орбиталдық импульс моментін жəне орбита формасын сипаттайды. Магниттік кванттық сан (ml) болса, орбиталдық импульс моментінің магнит өрісі бағытына түсірілген проекциясын сипаттайды, ал спиндік магниттік кванттық сан (mS) электронның меншікті импульс моментінің (PS,H) өріс бағытына түсірілген проекциясын анықтайды.

Паулидің зерттеуі бойынша бір атомның ішінде осы барлық кванттық сандары бірдей болып келетін электрондар кездеспейтіндігі анықталды. Олай болса бір атомның ішінде екі электрон бір мезгілде бірдей күйде бола алмайды (Паули принципі).

Егер электрондардың n, l, ml кванттық сандары бірдей болса, Паулидің принципі бойынша олардың спиндік магниттік кванттық саны бірдей болмауы тиіс, ал бұл кванттық санның мəні

екі түрлі m_S ¹ ₂, яғни бір орбита бойына орналасқан екі

электрон өз осінен (ауырлық центрінен) айналғанда, олар қарама-қарсы бағытта айналады. Демек атомның ішінде n, l, ml кванттық сандары бірдей екі электрон бола алады немес n, l, m_l кванттық сандарының əрбір мəндеріне ms кванттық санының екі түрлі мəні сəйкес келеді. Енді электрондардың n, l кванттық сандары бірдей болсын, онда мұндай электрондардың барлық ml-магниттік кванттық сандары бірдей болмайды. Яғни, l кванттық санның берілген бір мəніне сəйкес келетін ml магниттік кванттық санның

~ 99 ~

N=2l+1 мəні болады. Сонда атомның ішінде n жəне l кванттық сандары бірдей N=2(2l+1) электрон бола алады. Енді атомның ішінде бас кванттық саны (n) бірдей қанша электрон болуы мүмкіндігін қарастырайық. Бас кванттық санның берілген бір мəніне сай l кванттық санның мəндері 0,1,2....(n-1) болады. Сондықтан бас кванттық сандары бірдей электрондардың ең көп мүмкін саны (Nn) мынадай болады:

m_s ¹ 2

ml=0;±1,±2 l=0;1;2;3...n-1 n=2;8;10;14

Бас кванттық саны бірдей электрондар тобы электрондық қабаттар түзеді. Олар K, L, M, N, О, P, Q… əріптерімен белгіленеді, сонда бас кванттық саны n=1 электрондар К қабатына. Бас кванттық саны n=2 электрондар L қабатына. бас кванттық саны n=3 электрондар М қабатына. бас кванттық саны n=4 электрондар N қабатына. Бас кванттық саны n=5 электрондар О қабатына. Бас кванттық саны n=6 электрондар P қабатына орналасады. Сонда К қабатына ең көбі екі электрон: L қабатына ең көбі 8 электрон, М қабатына 18 электрон; Nқабатына 32 электрон; P қабатына 50 электрондар орналасады. Сонымен əрбір электрондық қабатта қосымша кванттық саны бірдей электрондар электрондық қабық түзеді. Қосымша кванттық саны l=0,1,2,3,4 болса, онда олар s,p,d,f,g қабықтар түзеді, сонда s-қабықта ең көбі екі; р-қабықта ең көбі алты электрон; d-қабықта ең көбі он электрон; f-қабықта ең көбі он төрт электрон; g-қабықта ең көбі он сегіз электрон орналаса алатындығы төменгі кестеде көрсетілген (1-кесте).

~ 100 ~

1-кесте