4.5.6. Квант қабаттарының электрондармен толтырылуы

Паули принципі

Швейцария физигі Паули 1925 жылы электрондарды орбитальдарға орналастыру жөнінде тиым салу принципін ұсынды

«Атомдағы 2 электронның 4 квант санының төртеуі де бірдей болмайды. Атомдағы әрбір электронның ең кемінде бір квант саны өзгеше болу керекң. Мысал үшін n=1; К- квант қабатын алайық, сонда n=1; l=0 (себебі l=n-1); m=0; m_s =+1/2 - бұл 1-ші электронның квант сандары. Ал келесі электрон үшін n=1; l=0; m=0; m_s =-1/2.

Паули принципінен шығатын салдар: “Бір орбитальда болатын 2 электронның спиндері қарама қарсы болады”

Бұл электрондарды былай белгілейді - электрон қосағы (орнын -ұяшық) деп атайды.

Хунд ережесі. “Орбитальдар электрондармен толтырылғанда, ең бірінші электрондар жеке-жеке орналасады, содан кейін қосақтармен. Екінші электронның спині бірінші электронның спиніне қарама-қарсы болу керек”.

Мысалы, азот атомы үшін Z = 7; 1s² 2s ² 2p³

­¯

­

­

­

­¯

­¯

2s -2p орбиталь жеке

1s электрондармен толтырылады.

Орбитальдарды әріптермен белгілеп, электрондар санын көрсетіп жазғанда, элементтің электрондық формуласы шығады. Ұяшықтарын сызып белгілесек, электрондық формуланың графикалық түрі шығады.

Клечковский заңы

Көп электронды атомдардың орбитальдарын электрондармен толтырғанда, ең бірінші энергиясы аз орбитальдар толтырылады. Энергияның өсуіне байланысты, орбитальдар мынадай қатарға орналасады.

1 s <2 s <2 p <3 s <3 p <4 s (3d<4 p <5 s (4d<5 p <6 s (5d(4(<6 p <7 s (6d(5(<7 p

Осы заңдылықты 1926 жылы совет ғалымы В.М.Клечковский тұжырымдады.

Электронның берілген екі жағдайының қайсысында бас және орбиталь квант сандарының қосындысы (n+l) кіші болса, соның энергиясы кіші болады.

Мысалы: 3d және 4s орбиталін қарастырайық:

3d үшін n=3; l=2; n+l = 5

4s үшін n=4; l =0 ; n +l =4

4s орбиталінің энергиясы кіші, сондықтан ол бұрын толтырылады.

2) Егер n мен l-дің қосындысы бірдей болса, энергия бас квант санына тәуелді. Қай орбитальдің n мәні кіші болса, соның энергиясы кіші.

Мысалы: 4s үшін n=4; l=0; n+l=4

3p үшін n=3; l=1; n+l= 4

Қосындысы бірдей, сондықтан 3p - үшін n кіші, 3p бұрын толтырылады.

7. Атомдардың электрондық құрылымы және периодтық система

Периодтық жүйенің құрылымы. 1869 жылы Д.И. Менделеев ашқан периодтық заңның қәзіргі оқылуы: “Жай заттардың қасиеттері және элементтердің қосылыстарының қасиеттері мен түрлері элементтердің атомдарының ядросының зарядына периодты тәуелділікте болады”.

Периодты заңның графиктік кесте түріндегі бейнесі периодтық ж‰йе болып табылады. Периодтық ж‰йе периодтардан және топтардан тұрады. Период дегеніміз – “ядро зарядының біртіндеп өсуі және қасиеттерінің белгілі тәртіп бойынша өзгеру ретімен орналасқан элементтер жиынтығы”.

Период нөмірі бас квант санына сәйкес. Периодтар кіші, үлкен деп бөлінеді. І, ІІ, ІІІ периодтар – кҢшҢ, ал ІV, V, VІ VІІ периодтар - үлкен.

Топтар. Негізгі және қосымша топтар.

Топ дегеніміз - жоғары оң валенттілігі бірдей элементтердің жиынтығы. Негізгі топша элементтерінің атомдарының соңғы электрондары ең сыртқы қабаттың s немесе p - орбитальінде орналасады. БҒл элементтер s- және p-элементтер деп аталады.

Негізгі топшалар ұзын, оларға барлық периодтың элементтері кіреді. Қосымша топшалар ІV - периодтан басталады. БҒлар d-орбиталі толтырылатын элементтерден тұрады. Ал элементтер d-элементтер деп аталады.

І,ІІ топтардың негізгі топшалары s элементтер. ІІІ, ІV, V, VІ, VІІ, VІІІ топтардың негізгі топшалары – p-элементтер. Қосымша топшалар d-элементтер. Ал VІ және VІІ периодтарда 14 элементте f-орбиталь толтырылады, бұлар f-элементтер.