Aniq va tabiiy fanlar metodikasi kafedrasi

Atomlarda elektron bulutlarning strukturasi.
Energiyaning minimumga intilish (afzallik) prinsipi.

Energetik pog’onachalari yacheykalarining elektronlar bilan tulishi ideal tartibda, ya'ni yadroga yakin orbital oldin, yadrodan uzokdagi orbital keyin tulganday bulib kurinadi. Masalan:

1s 2s 2p 3s3p3d 4s4p4d4f va xokazo.
Lekin, amalda, spektroskopik analiz, ximiyaviy va rentgenoskopik ma'lumotlarga kura boshkacha tartibda joylashishi aniklangan, ya'ni elektronlar minimal energiya zapasiga ega bulishga, yadro bilan maksimal bog`lanishda bulishga intiladi, buni energiyaning minimumga intilish (afzallik) prinsipi deyiladi. Bu prinsipga kura agar pastki pog’onadagi (yadroga yakin) energiyasi kichik bo’lgan energetik yacheyka bush bo’lsa, energiya zapasi kichik bo’lgan elektronga yukori energetik pog’onada urin yuk, ya'ni ular yacheykalarda kuyidagi tartibda tulib boradi:

11-rasm. Energetik pog’onalarda atom orbitallar energiyasi

Bu pog’onachalar gruppalari D.I.Mendeleyevning elementlar davriy sistemasiga tugri keladigan davr ichidagi orbitallarni elektron bilan tulishish tartibini ifodalaydi. Pastidagi sonlar (2, 8, 18, 32) esa shu davrdagi element atomi orbitallarini tulishidagi elektronlar sonining yigindisidir.

Yukoridagi formuladan va kuyidagi rasmdan kurinib turibdiki, 3r pog’onachadan keyin orbitallarda elektronlarning tartibsiz joylashishi kuzatiladi, ya'ni 3r pog’onachadan keyin 3d-orbital tulmasdan 4s-orbital tuladi. Buning sababi shundaki, argonning elektron konfigurasiyasiga ega bo’lgan 4s- va 3d- elektronlarni atom yadrosida bir xilda ekranlashmaganligidir.
4s-orbital atom yadroga utuvchi, shuning uchun u ichki elektronlar bilan kam utuvchan 3d-orbitalga karaganda kam darajada ekranlashgan bo’ladi.
4s-elektronlarni kam ekranlanishi ularning yadro bilan mustaxkam bog`lanishda bulishini, 3d-elektronlarning ekranlanishining kuchayishi, ularning stabilligini kamaytiradi. Natijada 4s-elektronlar 3d pog’onachadagi elektronlarga nisbatan kam energiya zapasiga (energetik kulay sharoitga) ega bo’ladi. Birok ular energetik pog’onada bir-biridan kam fark qiladi. Elekron energiyasi kam fark qiladigan pog’onachalar orbitallarini konkurent pog’onachalar deyiladi (yukoridagi formulada kavs ichida berilgan).
Har bir pog’ona orbitallari bosh va orbital kvant sonlari yigindisining (nQ1) ortib borishi tartibida tulib boradi. (V.M.Klechkovskiy koidasi). Agar bosh va orbital kvant sonlar yigindisi bir xil bo’lgan turli pog’onachalar bo’lsa, oldin bosh kvant soni kichik bo’lgan pog’onacha, keyin orbital kvant soni katta bo’lgan pog’onacha tuladi.
Yuqorida aytib o`tilganidek, D.I.Mendeleyev davriy sistemasining xar bir davr elementlarining tashki kavati ns2 yoki ns2np6 elektronlar bilan tuladi. Kup elektronli atomlarning elektron kavatlari Klechkovskiy koidasiga muvofik ravishda tulib boradi. Demak, ayrim pog’onadagi elektronlarning maksimal soni kuyidagi ifoda bilan aniklanadi:
Nmak = 2Nn = 2n2
bu yerda: Nmak -pog’onadagi mumkin bo’lgan elektronlarni maksimal soni,
Nn-orbitalning umumiy soni, n-bosh kvant soni.

Shunday kilib, birinchi kvant pog’ona K -kavatda (nq1) 2 ta, L-kavatda (nq2) 8 ta, M-kavatda (nq3) 18 ta va N-kavatda (nq4) 32 ta elektron bo’ladi.