Atom tuzilishi

Pauli prinsipi.

Yukorida kup elektronli atomlarning elektron qavatlarini tuzilishi kurilgan edi. Xamma elementlardagi atom orbitallar vodorod atomi kabi tuzilgan. Shuning uchun xam kup elektronli atomlarda elektron xolatlarini kvant sonlar: n, l, m, s bilan kursatish mumkin.

Atom orbitallarni elektron bilan to'lish tartibi oldin kichik pogonalarda bo'ladi. (10-rasm)

10 rasm. Kvant pogonalardagi atom orbital (pogonacha)lar.

Atom orbitallarni elektronlar bilan to'lishi Pauli prinsipiga buysenadi: atomda to'rttala kvant sonlari bir xil bo'lgan ikki elektronning bulihi mumkin emas. Demak, atomda bitta energetik xolatda ikki elektron bo'lmaydi. Masalan, ikki elektron uchun uchta (n,l va m) kvant sonlari bir xil bulsa, faqat ikki kiymatga ega bo'lgan spin kvant soni xar xildir.

Demak, xar kanday atom orbitalda karama-karshi spinli ikkitadan ortik elektron bo'lmaydi. Pauli prinsipi pogonachada 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 unta va un to'rtta (d¹⁰ va f¹⁴) elektronlar bo'ladi.

Atomning elektron konfugurasiyasini yozish uning to'lik xolatini ifoda etmaydi. Masalan, uglerod atomining elektron konfigurasiyasidagi 1s²2s²2p² ikkita p-elektronlar bir xil magnit kvant soniga egami yoki yukmi degan savolga javob berolmaydi. Chunki ikkinchi pogonaning p-orbitallarida elektronning joylanishi ikki xil bo'lishi mumkin:

 

 

 

Birinchi (a) xolatda r-elektronlar juftlashgan, ikkinchi (b) kurinishda xar xil elektron bittadan r- orbitallarga joylashgan. Bu xolatlarni qaysinisi tugri ekanligini Xund koidasi tushuntirib beradi. Bu koidaga binoan biror pogonachadagi elektronlar oldin shu pogonachadagi energetik yacheykani tuldirishga xarakat qiladi, keyin esa karama-karshi spinga ega bo'lganlari elektron jufti xosil qiladi, ya'ni biror pogonachadagi elektronlar spin kvant son yigindisi maksimal kiymatga ega bo'lishga intiladi.

Uglerod atomi uchun "a" xolda r-elektronlarning spin kvant son yigindisi (+1/2, -1/2) nolga teng, "b" xolda esa (+1/2,+1/2) birga teng. Demak, Xund koidasiga kura uglerod atomida orbitallarning elektron bilan to'lishi "b" xol buyicha sodir bo'ladi.

Geytler va London yaratgan spin nazariyaga muvofiq kimyoviy bog' xosil bo'lishida juftlashmagan elektronlar ishtirok etadi va ularni valent elektronlar deyiladi. Juftlashgan elektronlar valentli emas, lekin, potensial nisbatda ular xam valentlidir. Masalan, fosfor elementining elektron formo'lasi 1s²2s²2p²3s²3p³. Bu elektronlar kvant yacheykada Xund koidasi buyicha kuyidagicha joylashadi:

Bu yerda fosfor uch valentli, chunki uchta juftlashmagan (tok) elektroni bor. Aslida fosfor kimyoviy birikmalarining kupchiligida besh valentli. Fosfor besh valentli namoyon qilishi uchun tashqaridan energiya sarf qilib, uni galayonlangan xolatga utkazish kerak. Bu vaqtda uchinchi pogonadagi bitta s elektron energiya darajasi yuqori bo'lgan d-orbitalga o'tadi.

Kupincha grafik sxemada tashqaridan oldingi elektron qavatlar kursatilmaydi. Galayonlangan xolatdagi fosfor atomi kuyidagicha yoziladi:

 

 

 

 

Pogonachalari butunlay tulgan va s, p, d, f elektron konfigurasiyaga ega bo'lgan atomlarda galayonlanmagan xolatda juftlashmagan elektron yuk, shuning uchun xam ularning valentliklari nolga teng. Bunga ikkinchi gruppaning bosh va yonaki gruppacha elementlari xamda inert gazlar misol bo'ladi. Masalan, kalsiy (Z=20) elementining galayonlangan va galayonlanmagan xolatdagi elektron formo'lasi va ularni energetik yacheykalarga joylanishi kuyidagicha bo'ladi:

Agar biror qavatda elektronlar orbitallarni to'lik egallamagan bulsa, bunday atomni galayonlantirish mumkin. Bush orbitallari bulmagan atomni (masalan, kislorod, azot, ftor) galayonlantirib bo'lmaydi. Masalan, kislorod atomi uchun 2d pogonacha bulmagani uchun juftlashmagan elektronlar soni (n) doimo ikkita bo'ladi:

Shuning uchun kislorod uz birikmalarida ikki valentlidir.