14. Распределение электронов по уровням

Состояние системы частиц описывается в квантовой механике волновой функцией, которой дается вероятностное толкование. Обнаружив в какой – то момент времени один из электронов, принципиально невозможно решить, будет это электрон 1 или 2. Одинаковые частицы принципиально неразличимы или обезличены. Это положение можно сформулировать в виде принципа тождественности одинаковых частиц:в системе одинаковых частиц реализуются только такие состояния, которые не меняются при перестановке местами двух любых частиц. Отсюда следует положение, высказанное в 1925 г. швейцарским физиком В. Паули, которое носит название принципа Паули: в квантовомеханической системе не могут находиться две тождественные частицы с полуцелым спином. Этот принцип дает объяснение периодической повторяемости свойств атомов.  Состояние электрона определяется четырьмя квантовыми числами: главным п, орбитальным l, магнитным  , магнитным спиновым  . Из принципа Паули следует, что в атоме не может быть двух электронов, имеющих одинаковыми все четыре квантовых числа. Учитывая возможные значения квантовых чисел, можно найти, что при заданном значении главного квантового числа п количество электронов, у которых отличаются остальные квантовые числа равно 2 .

15. Закон Мозли

Закон Мозли — закон, связывающий частоту спектральных линий характеристического рентгеновского излучения атома химического элемента с его порядковым номером. Экспериментально установлен английским физиком Генри Мозли в 1913 году.

Формулировка закона Мозли

Согласно Закону Мозли, корень квадратный из частоты   спектральной линии характеристического излучения элемента есть линейная функция его порядкового номера  : 

где   — постоянная Ридберга,   — постоянная экранирования,   — главное квантовое число. На диаграмме Мозли зависимость от  представляет собой ряд прямых (К-, L-, М- и т. д. серии, соответствующие значениям n = 1, 2, 3,...).

Закон Мозли явился неопровержимым доказательством правильности размещения элементов в периодической системе элементов Д. И. Менделеева и содействовал выяснению физического смысла  .

В соответствии с Законом Мозли, рентгеновские характеристические спектры не обнаруживают периодических закономерностей, присущих оптическим спектрам. Это указывает на то, что проявляющиеся в характеристических рентгеновских спектрах внутренние электронные оболочки атомов всех элементов имеют аналогичное строение.

Более поздние эксперименты выявили некоторые отклонения от линейной зависимости для переходных групп элементов, связанные с изменением порядка заполнения внешних электронных оболочек, а также для тяжёлых атомов, появляющиеся в результате релятивистских эффектов (условно объясняемых тем, что скорости внутренних электронов сравнимы со скоростью света).

В зависимости от ряда факторов — от числа нуклонов в ядре атома (изотопический сдвиг), состояния внешних электронных оболочек (химический сдвиг) и пр. — положение спектральных линий на диаграмме Мозли может несколько изменяться. Изучение этих сдвигов позволяет получать детальные сведения об атоме.