Принцип Паули

Известно, что состояние электрона в атоме характеризуется набором квантовых чисел n, ℓ, .

Порядок заполнения электронных оболочек (по мере увеличения порядкового номера Zатома) регламентирован принципом Паули: в любом квантовом состоянии может находиться не более одного электрона.

Значит, в квантовой системе не может быть электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел и каждый следующий электрон невозбужденного атома должен занимать самый глубокий из незаполненных уровней.

Принцип Паули объясняет, почему все электроны не могут находиться на низшем энергетическом уровне. Совокупность электронов с одинаковым значением n и разным ℓ, образуют электронную оболочку (в ней всего N=2 состояний).

Электронные оболочки обозначают:

n	1	2	3	4	5	6
символ	K	L	M	N	O	P

В оболочках выделяют подоболочки (в зависимости от числа ℓ), в подоболочках - состояния (в зависимости от ). Число состояний в подоболочке 2(2ℓ+1). Подоболочки обозначают: K, … либо 1S, 2S, 2p, 3S, 3p, 3d,…

Возможные состояния и их распределения:

Оболочка	K	L					M
Подоболочка (n,l)	1S	2S	2p				3S		3p				3d
ml	0	0	1	0	-1	0		1		0	-1	2		1	0	-1	-2
mS	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓		↑↓		↑↓	↑↓	↑↓		↑↓	↑↓	↑↓	↑↓
Число электронов	2	2	6				2		6				10

• Обозначения: ↑= ( ); ↓ = ( )

• Если оболочка или подоболочка замкнута (т.е. полностью заполнена), то ее L=0, S=0, J=L+S=0, что позволяет в некоторых случаях ее из расчетов исключить.

О периодической системе Менделеева

1. Понимание системы основано на идее оболочечной структуры электронного облака атома.

2. Каждый последующий элемент получается из предыдущего прибавлением заряда ядра на единицу и электрона в оболочку (в разрешенное принципом Паули состояние с наименьшей энергией).

3. Электронная конфигурация– распределение электронов по состояниям. Пример: 1 - два 1s электрона, два 2s, шесть 2p, один 3s.

4. Эквивалентные электроны– электроны одной подоболочки (у них значения n (как и

ℓ) одинаковы).

5)

	K	L		M
	1s	2s	2p	3s	3p	3d
1H 2He	1 2	- -	- -	- -	- -	- -
3 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne	2 2 2 2 2 2 2 2	1 2 2 2 2 2 2 2	- - 1 2 3 4 5 6	- - - - - - - -	- - - - - - - -	- - - - - - - -

6. Периодичность химических и ряда физических свойств атомов объясняют поведением внешних валентных электронов (периодичность конфигурации).

7. Для некоторых атомов принцип Паули следует дополнять правилами Хунда.

Правила Хунда (относятся к эквивалентным электронам):

1. Данная электронная конфигурация обладает минимальной энергией при наибольшем возможном значении спина S и наибольшем при таком S значении L.

2. При этом квантовое число J= если подоболочка заполнена меньше чем на половину и J=L+S в остальных случаях.