Закону:

/., = Ti^6(S +1)

где 8— спиновое квантовое число, соответствующее орбитальному квантовому числу в

теории Шредингера.

Число различных проекций момента количества движения на ось, совпадающую с

направлением поля равно 15 +1.

Если мы хотим с помощью спина объяснить расщепление спектральных линий на два

подуровня, то остаётся предположить, что:

2^+1=2. Откуда,

^=1

2

Спиновое квантовое число имеет только одно значение и этим отличается от главного, орбитального и магнитного квантовых чисел. Численное значение спина электрона равно:

Z.,=J^(-^l-+l)•й=^:'^з-й ^s \2 2 2

Итак, состояние электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами:

главным, орбитальным, магнитным, и спиновым.

Многоэлектронные атомы и периодический закон Менделеева.

Четыре квантовых числа т, I, и, и 6 полностью характеризуют состояние одного электрона в поле атомного ядра. В многоэлектронном атоме нужно учитывать ещё и взаимодействие электронов друг с другом.

Для того, чтобы качественно разобраться в строении и свойствах сложных атомов необходимо упомянуть следующие положения:

1. Согласно принципу Паули в одном и том же атоме не может быть двух электронов, у которых были бы одинаковыми все четыре квантовых числа.

2. В основном состоянии атом и электроны в нём обладают наименьшей энергией. Учитывая это, можно установить связь между строением электронных оболочек атома и его местом в периодической системе Менделеева. Наименьшее значение главного квантового числа /г=1, следовательно, / =п -1=0.

Согласно определению, величина т=0, a S=±—. В соответствии с схемой,

рассмотренной нами ранее, можно сказать, что электрон в атоме водорода находится в состоянии IS.

В атоме имя (порядковый № Z=2) его второй электрон так же может находиться в состоянии IS, т.е. иметь такие же квантовые числа п. /, т, но спин второго электрона

должен быть ориентирован противоположно спину первого (для одного из них 8 = —,

для другого (-—)). Группа состояний с п=\, 1=0, т=0 и 8 = ±— образует К- оболочку

атома, соответствующую завершению первого периода системы Менделеева. Следующий за гелием элемент - литии, содержит три электрона. По принципу Паули третий электрон атома лития уже не может разместиться в заполненной К - оболочке и занимает наинизшее состояние в оболочке с п=1 или /- оболочке. Таким состоянием является состояние 2S (//=2 =0, /н=0). Литием начинается второй период системы Менделеева. Четвёртый элемент - бериллий. В бериллии четвёртый электрон отличается от третьего только значением спина. Он то же попадает в состояние 2S. В атоме бора - пять электронов. Пятый электрон уже не может попасть в состояние 2S, он оказывается в состоянии 2Р. Таким образом, и бора два электрона находятся в состоянии IS, 2 электрона в состоянии 2 S и один в состоянии 2Р, т.к. при /=1, /н=0,1,-1,

"X -4-¹

а в каждом из этих состоянии д = ±—. 2

В последующих четырёх элементах С, N, О, F электроны заполняют постепенно все 2Р состояния. У натрия одиннадцатый электрон должен находиться в оболочке с п=3 (М-оболочка). Так как по определению /

Принимает только целочисленные значения, лежащие в интервале от 0 до //-1, то при «=3 квантовое число / может иметь три разных значения 0, 1,2. При 1=0 в состоянии 3S может быть 2 электрона при с противоположными спинами. При /=1 в состоянии ЗР может быть 6 электронов. При 1=2 в состоянии 3d квантовое число /м имеет пять значений 2,1,0, -1, -2. В каждом из них могут находиться по два электрона с противоположными спинами, т.е. всего в состоянии 3d могут быть 10 электронов. Изложенное выше, позволяет понять, чем определяется периодичность свойств, установленная Менделеевым.

У атомов гелия, неона и аргона (строка в таблице Менделеева) оболочки целиком заполнены и свойства этих элементов схожи. У атомов Li, Na, К (столбец в таблице Менделеева) имеется по одному электрону сверх заполненных оболочек. Эти элементы так же обладают сходными свойствами. Таким образом, сходство физических и химических свойств есть следствие сходства строения электронных оболочек атомов. В 1969 году во всём мире торжественно отмечалось столетие создания периодической системы Менделеева. Теоретическое её объяснение явилось величайшим достижением современной физики. Оно оказалось возможным лишь на основе квантовой механики.