14. Сiлтiлiк элемент (Li, Na, k, Rb, Cs) атомының құрылымы қандай? Атомдық қалдық, тиiмдi заряд дегенді қалай түсінесіз?

Барлықкүрделi атомдар iшiнен сiлтiлiк элементтер (Li, Na, K, Rb, Cs) атомдарының сыртқы электрондыққабықшасы еңқарапайым-ол тек жалғыз электроннан тұрады

Атомныңқалған электроны ядромен бiрiгiп жеткiлiктi орнықты атомдық қалдыққұрайды. Осы атомдыққалдыққұрылымы элементтердiң периодтықжүйесiндегi бұлардың (Li, Na, K ...) әрқайсысының алдында тұрған инерттi газ (He, Ne, Ar,...) атомынiкi қандай болса, дәл сондай болады. Осы жағдай сiлтiлiк металл атомын сутегi атомына ұқсас етедi және атомдыққалдық зарядының шамасы +1e-ге жуық болатын тиiмдi ядро ролiн атқарады. Ал сiлтiлiк элемент атомының сутегi атомынан айырмашылығы – сыртқы(валенттiк) электронның атомдыққалдықiшiне бiраз ене алатындығымен байланысты. Жалпы кванттық заңдарға сәйкес атомдағы электрон қатаң бiр орынға шоғырланған емес, оның орнын дәл көрсетуге болмайды негiзiнде оның координатын дәл көрсетуге болмайды, атом iшiндегi кеңiстiктiң белгiлi бiр бөлiгiнде болу ықтималдығын есептеуге немесе басқаша айтқанда, электрондық ықтималдық бұлт тығыздығын есептеуге болады. Кейбiр күйлерде сыртқы электронның ықтималдық бұлты атом қалдығы iшiне енiп кетедi, бұл жағдайда электронныңәсерлесетiн тиiмдi ядро заряды өсетiн болады.

Мұндағы маңызды жағдай-сыртқы электрон қозғалатын тиiмдi өрiстiң орталық симметриялы болатындығы. Осы себептi электронныңUпотенциалдық энергиясы атомдыққалдық центрiнен электронға дейiнгi rқашықтыққа ғана тәуелдi болады: . Үлкен қашықтықтарда қалдықтағы электрондар ядроны экрандайды: .

Осының салдарынан тиiмдi өрiс нүктелiк зарядтың кулондық өрiсiмен дәл келедi, ал потенциалы сутегi атомынiкi сияқты болады:

болатынядроғажақынмаңайдаэкрандауболмайдыдаэлектронядроментiкелейәсерлеседi.

Осыжағдайдағыэлектронныңатомдыққалдықпенәсерлесуiнiңпотенциалдықэнергиясыбылайанықталады:

Алr-дiң бүкiл өзгеру аймағы үшін

мұндағы өскенде шамасы Z -тен 1-ге дейiн баяу кемитiн қайсыбiр функция. Сiрә тәуелдiлiгiнiң қисығы сутегi потенциалы үшін тәуелдiлiгi қисығынан төмен жатады (7.2-сурет).

Сурет 7.2U(r) тәуелділік қисығы

Сiлтiлiк металдар атомдары мен сутегi атомының құрылысындағы ұқсастыққа байланысты бұлардың энергия деңгейлерiнiң орналасуында да, спектрлерiнде де ұқсастық болады екен. Демек, сiлтiлiк элементтер атомдарының қасиеттерiн егжей-тегжейлi қарастыруға кiрiспес бұрын, сутегi атомын кванттық бейнелеуге тоқталған жөн.

15. Энергетикалық деңгейлердiң «азғындалуы» деп ненi айтады? Мысал келтiру керек. Сiлтiлiк металл атомдары энергиясының  орбиталық кванттық саны бойынша азғындалуының жойылуы қалай түсіндiрiледi?

. E_n энергия деңгейлерi азғындалған, яғни әрбiр деңгейге (демек, әрбiр n-бас кванттық санына) электрондық бұлт пiшiнi және электронның орбиталық импульс моментi өзгеше болатын бiрнеше күй сәйкес келедi.

Орбиталық момент мына заң бойынша квантталады:

мұндағы ℓ-орбиталықкванттық сан: ℓ=0, 1, 2,..., n-1.

ℓ-мәндерi әртүрлікүйлерді латын әрiптерiмен белгiлейдi:

жәнеосығансәйкес-күйлер, -күйлер, -күйлержәнет.т. депаталады.

ℓәртүрлікүйлердегiэлектрондықбұлттардыңпiшiнi жайындажалпыкөрiнiстi 7.3-суреттенкөругеболады.

Сурет 7.3 Электрондық бұлт

Суретте , –күйлерi үшін және радиустары арасындағы шарлық қабаттан электронның табылу ықтималдығы тығыздығын сипаттайтын шамаларының графиктерi кескiнделген. Жалпы заңдылық мынадай: электрондық бұлт мөлшерi -қа тура пропорционал өседi және ℓкванттық саны өскенде атомның шеткi жағына қарай қайта үлестiрiлiнедi.

Сутегi атомындағы энергияның ℓбойынша азғындалуы кездейсоқ жағдай болып табылады және ол потенциалдың функция (кулондық) ретiнде төмендеуiмен байланысты.

_ кванттық ақау шамасы -ге тәуелдi болатындықтан, n санының мәнi бiрдей, бiрақ сандары әр түрлі деңгейлер сутегi атомында беттесiп жататын (азғындалған) болса, сiлтiлiк металдар атомдарында бұлар бiрiнен-бiрi ажырамайды. Бұл n санының бiр мәнi жағдайында энергия деңгейлерi  саныныңәр түрлі мәндерi үшінәр түрлі болатынын бiлдiредi. Осы жағдайда орбиталық кванттық сан бойынша азғындалу жойылды дейдi.

16. _ кванттық ақау шамасы неге тәуелдi?

Е_nl энергия деңгейлерin бас кванттық санына ғана емес,  орбиталық кванттық санға да тәуелдi болып шықты. _ кванттық ақау шамасы -ге тәуелдi болатындықтан, n санының мәнi бiрдей, бiрақ сандары әр түрлі деңгейлер сутегi атомында беттесiп жататын (азғындалған) болса, сiлтiлiк металдар атомдарында бұлар бiрiнен-бiрi ажырамайды. Бұл n санының бiр мәнi жағдайында энергия деңгейлерi  саныныңәр түрлі мәндерi үшінәр түрлі болатынын бiлдiредi. Осы жағдайда орбиталық кванттық сан бойынша азғындалу жойылды дейдi.  орбиталық кванттық сан мәнi өскенде _түзетуiнiң ролi әлсiрейдi. Сондықтан сiлтiлiк элемент атомы энергиясыныңсанының тәуелдiлiгi оныңүлкен мәндерi жағдайында iс жүзінде бiлiнбейдi. Сутегiде 2s және2p;

3s, 3pжәне3d; 4s, 4p және4d деңгейлер iөзара дәл келедi, ал литийде болса 2s пен 2p деңгейлерi бiр-бiрiнен күштi алшақ орналасқан; 3s, 3p және 3d деңгейлерiнiң алшақтауы аздау және сутегi деңгейлерiне жақын орналасады (әсiресе3pжәне3d);еңсоңында4pжәне4dдеңгейлерiөзарабiрiмен-бiрi және сутегi деңгейлерiмен дәл келедi деуге болады.