Aniq va tabiiy fanlar metodikasi kafedrasi

Pauli prinsipi.
Yuqorida kup elektronli atomlarning elektron kavatlarini tuzilishi kurilgan edi. Hamma elementlardagi atom orbitallar vodorod atomi kabi tuzilgan. Shuning uchun ham ko’p elektronli atomlarda elektron xolatlarini kvant sonlar: n, l, m, s bilan ko’rsatish mumkin.
Atom orbitallarni elektron bilan tulish tartibi oldin kichik pog’onalarda bo’ladi. (10-rasm)

10 rasm. Kvant pog’onalardagi atom orbital (pog’onacha)lar.

Atom orbitallarni elektronlar bilan to’lishi Pauli prinsipiga buysenadi: atomda to’rttala kvant sonlari bir xil bo’lgan ikki elektronning bo’lihi mumkin emas. Demak, atomda bitta energetik holatda ikki elektron bo’lmaydi. Masalan, ikki elektron uchun uchta (n,l va m) kvant sonlari bir xil bo’lsa, fakat ikki qiymatga ega bo’lgan spin kvant soni har xildir.

Demak, har qanday atom orbitalda qarama-qarshi spinli ikkitadan ortiq elektron bo’lmaydi. Pauli prinsipi pog’onachada maksimal bo’lishi mumkin bo’lgan elektronlar sonini aniqlab beradi, ya'ni bitta s-orbitalda ikkita elektron (s²), uchta p-orbitalda oltita elektron (p⁶), beshta d va yettita f orbitallarda tegishlicha o’nta va o’n to’rtta (d¹⁰ va f¹⁴) elektronlar bo’ladi.
Atomning elektron konfugurasiyasini yozish uning to’liq holatini ifoda etmaydi. Masalan, uglerod atomining elektron konfigurasiyasidagi 1s²2s²2p² ikkita p-elektronlar bir xil magnit kvant soniga egami yoki yo’qmi degan savolga javob berolmaydi. Chunki ikkinchi pog’onaning p-orbitallarida elektronning joylanishi ikki xil bo’lishi mumkin:

Birinchi (a) xolatda r-elektronlar juftlashgan, ikkinchi (b) ko’rinishda har xil elektron bittadan r- orbitallarga joylashgan. Bu xolatlarni qaysinisi to’g’ri ekanligini Xund qoidasi tushuntirib beradi. Bu qoidaga binoan biror pog’onachadagi elektronlar oldin shu pog’onachadagi energetik yacheykani to’ldirishga harakat qiladi, keyin esa karama-karshi spinga ega bo’lganlari elektron jufti hosil qiladi, ya'ni biror pog’onachadagi elektronlar spin kvant son yig’indisi maksimal qiymatga ega bo’lishga intiladi.

Uglerod atomi uchun "a" xolda r-elektronlarning spin kvant son yig’indisi (+1/2, -1/2) nolga teng, "b" holda esa (+1/2,+1/2) birga teng. Demak, Xund qoidasiga ko’ra uglerod atomida orbitallarning elektron bilan to’lishi "b" xol bo’yicha sodir bo’ladi.
Geytler va London yaratgan spin nazariyaga muvofiq kimyoviy bog’ hosil bo’lishida juftlashmagan elektronlar ishtirok etadi va ularni valent elektronlar deyiladi. Juftlashgan elektronlar valentli emas, lekin, potensial nisbatda ular ham valentlidir. Masalan, fosfor elementining elektron formulasi 1s²2s²2p²3s²3p³. Bu elektronlar kvant yacheykada Xund qoidasi buyicha quyidagicha joylashadi:

Bu yerda fosfor uch valentli, chunki uchta juftlashmagan (tok) elektroni bor. Aslida fosfor kimyoviy birikmalarining ko’pchiligida besh valentli. Fosfor besh valentli namoyon qilishi uchun tashqaridan energiya sarf qilib, uni g’alayonlangan holatga o’tkazish kerak. Bu vaqtda uchinchi pog’onadagi bitta s elektron energiya darajasi yuqori bo’lgan d-orbitalga o’tadi.

Ko’pincha grafik sxemada tashqaridan oldingi elektron kavatlar ko’rsatilmaydi. G’alayonlangan holatdagi fosfor atomi quyidagicha yoziladi:

Pog’onachalari butunlay to’lgan va s, p, d, f elektron konfigurasiyaga ega bo’lgan atomlarda g’alayonlanmagan holatda juftlashmagan elektron yo’q, shuning uchun ham ularning valentliklari nolga teng. Bunga ikkinchi gruppaning bosh va yonaki gruppacha elementlari xamda inert gazlar misol bo’ladi. Masalan, kalsiy (Z=20) elementining g’alayonlangan va g’alayonlanmagan holatdagi elektron formulasi va ularni energetik yacheykalarga joylanishi quyidagicha bo’ladi:

Agar biror qavatda elektronlar orbitallarni to’lik egallamagan bo’lsa, bunday atomni galayonlantirish mumkin. Bo’sh orbitallari bo’lmagan atomni (masalan, kislorod, azot, ftor) g’alayonlantirib bo’lmaydi. Masalan, kislorod atomi uchun 2d pog’onacha bo’lmagani uchun juftlashmagan elektronlar soni (n) doimo ikkita bo’ladi:

Shuning uchun kislorod o’z birikmalarida ikki valentlidir.