21.Сілтілік элемент атомы энергетикалық деңгейлерінің және спетрлік сызықтарының нәзік түзілісі.

Сiлтiлiк металл спектрлерiн атомдық қалдық өрiсiндегi сәуле шығарушы валенттiк электрон моделiн пайдаланып түсіндiруге болады. Осы жағдайда, қалған z-1 электрондардан тұратын атомдық қалдықтың ұйытқытушы әсерi былай бiлiнедi: ендi термдер R/n² Бальмер формуласымен емес, Ридберг формуласымен өрнектелетiн болса, мұндағы n^ тиiмдi бас кванттық сан. Егер осы формуланы түрінде жазатын болсақ, онда ол сiлтiлiк металдың бейтарап атомдары үшін ғана емес (z_T=1), бiр валенттi электроны бар иондар үшін де жарамды болады, Mg⁺ (z_T=2), Al⁺⁺ (z_T=3),... және т.т.

Бұдан кейiн түзетудi Бальмер термiнiң бөлiмiне ендiрiп, Ридберг формуласын түрінде жазу орнына, түзетудi термнiң алымына ендiруге және сол формуланы түрінде жазуға болады, мұндағы n, Бальмер формуласындағы сияқты, - бас кванттық сан. а түзетуiнiң физикалық мағынасы айқын: z-а ядроның «тиiмдi» заряды, демек, а шамасы ядро зарядының атомдық қалдық электрондарымен экрандалуын сипаттайды. Осы ескертпелердi сiлтiлiк металл жағдайына сутегi тәрiздi атомның нәзiк түзілiс формуласын жартылай эмпирикалық талдап қорыту үшін пайдалануға болады.Е_р релятивтiк түзетудi және Е_s энергетикалық қосымшаны

60

(1)

(1) формуладан сiлтiлiк элемент атомының барлық энергетикалық деңгейлерiнiң әрқайсысы екi деңгейшеге жiктелетiндiгi көрiнедi.

Осы (1) өрнектен деңгейдiң жiктелу шамасы мынаған тең болатындығы келiп шығады

(2),(5.13) және (5.11) теңдiктерiн салыстырудан сiлтiлiк элемент атомы энергия деңгейлерiнiң жiктелу шамасы сутегi атомынiкiне қарағанда едәуiр үлкен болатындығы (z-a₁ =z_T>1; сутегi атомы үшін z=1) және z өскенде тез өсетiндiгi көрiнедi. Бұл мына жағдайға байланысты: деңгейдiң жiктелу шамасы -қа пропорционал, яғни негiзiнен r-дiң кiшi мәндерi аймағымен анықталады. Кiшi қашықтықтарда ядро заряды iшкi қабықша электрондарымен толық экрандалмайды, сондықтан тиiмдi ядро заряды z_T>е болады.Сызықтардың нәзiк түзілiсi. Деңгейлердiң нәзiк түзілiсi белгiлi болса, онда әр түрлі серия сызықтарының жiктелу сипатын анықтау қиын емес. j бойынша сұрыптау ережелерiн (j=1) ескерiп

бас серия-дублеттер ²S_1/2 -²P_1/2, ²S_1/2 -²P_3/2;

айқын серия-дублеттер ²P_1/2 - ²S_1/2 , ²P_1/2 - ²S_1/2;

диффузиялық серия-

триплеттер ²P_1/2-²D_3/2,²P_3/2-²D_3/2, ²P_3/2-²D_5/2

iргелi серия-триплеттер ²D_3/2-²F_5/2, ²D_5/2-²F_5/2, ²D_5/2-²F_7/2

болатындығын табамыз.

Спектрлiк құралдың ажыратқыштық қабілетi онша үлкен болмаған жағдайда осы құраушылар ажыратылмайды да диффузиялық серия сызықтар дублеттер болып көрiнедi. Осы сияқты iргелi серия сызықтарының құрылымын оңай түсіндiруге болады.

2

45

2. Ядроның кулондық өрісіндегі жеке электрон күйі n, , m_l, m_s кванттық сандарымен сипатталады. Атомда бірнеше электрон болып және бұлар әсерлесетін жағдайда да атомдағы электрон күйін бірінші жуықтауда осы кванттық сандар арқылы сипаттауға болады. Бас кванттық саны бірдей электрондар жиынтығы атомның электрондық қабатын құрайды. Атомның әр түрлі электрондық қабаттары K, L, M, N, O,... әріптерімен белгіленеді.  мәндері бірдей электрондар атом-ның электрондық қабығын құрайды. -дің мәніне сәйкес қабықтар s, p, d,...әріптерімен белгіленеді.Атомның электрондық қабықтарының құрылысы негізіне екі ереже алынған: 1) Паули ережесі 2) энергияның минимал болу ережесі: электрондардың берілген жалпы саны жағдайында атомда энергиясы ең аз күй іске асады.Ең алдымен Паули принципіне сәйкес әр түрлі электрондық қабат-тарда қанша электронның болуы мүмкін екендігін көрейік. n және  шамалары берілгендегі электрон саны 2(2+1)-ге тең  берілгенде m_l (2+1) мән қабылдайды, ал әрбір m_l жағдайында m_s екі мән қабыл-дайды. n берілгенде  0-ден n-1-ге дейінгі мәндер қабылдайды. Сондықтан бас кванттық саны нақты n болатын электрондардың ең көп саны , (9.1)яғни берілген қабатта 2n²-тан артық электрон болмайды.Қабаттың толтырылуы аяқталғанда инертті газ атомының электрондық конфигурациясына сәйкес келетін орнықты электрондық конфигурация түзіледі. Осыдан кейін келесі қабаттың толтырылуы басталады және де сонда бірінші элемент сілтілік металл болады.