Azərbaycan respublikasi elm və TƏHSİl naziRLİYİ azərbaycan texniKİ universiteti

Atomun elektron quruluşu. Atomda elektronlar fasiləsiz olaraq nüvə və öz oxu ətrafında sürətlə fırlanır. Nəticədə elektron buludu – orbital əmələ gəlir. Formasından asılı olaraq, s-, p-, d- və f-orbitallar mövcuddur. s-Orbitallar sferik, p-orbitallar qantel, d- və f-orbitallar isə daha mürəkkəb formada olur:
Atomun elektron quruluşunu N. Borun təklif etdiyi “planetar model” üzərində izah edək. Atomun bu modelinə (onu 1913-cü ildə N. Bor təklif etmişdi) görə, elektronlar atom nüvəsi ətrafında planetlərin Günəş ətrafında fırlandığı kimi
hərəkət edir. Bor modelində atomda elektronlar nüvə ətrafında nizamsız deyil, nüvədən konkret məsafədə yerləşmiş müəyyən energetik səviyyələr (elektron təbəqələri) üzrə hərəkət edir, ona görə də özündən enerji şüalandırmır və əks yüklü nüvənin üzərinə düşmür (Bor postulatlarına uyğun olaraq). Hər bir energetik səviyyə üzrə hərəkət edən elektronların maksimal sayı N=2n2 düsturu ilə (n – enerjetik səviyyənin nömrəsi olub, 1-dən baılayaraq tam natural qiymətlər alır) müəyyən edilir.
Hər bir energetik səviyyə yarımsəviyyələrə (s-, p-, d- və f-) bölünür. Energetik səviyyədə olan yarımsəviyyələrin sayı onların nüvədən olan sayı qədərdir; yəni I energetik səviyyədə - 1 (1s-yarımsəviyyəsi), II-də - 2 (2s- və 2pyarımsəviyyəsi), III-də - 3 (3s-, 3p- və 3d-yarımsəviyyəsi), IV-də - 4 (4s-, 4p-, 4d və 4f- yarımsəviyyəsi) yarımsəviyyə mövcuddur (atomun elektron quruluşu, adətən V energetik səviyyəyə qədər – I-IV öyrənilir):
Hər bir yarımsəviyyədə isə orbitallar yerləşir: s-yarımsəviyyədə 1, p
yarımsəviyyədə 3, d-yarımsəviyyədə 5, f-yarımsəviyyədə isə 7 orbital yerləşir.
Obitral – elektronun olma ehtimalı 90%-dən yüksək olan, nüvə ətrafındakı fəza
oblastıdır (ona kvant qəfəsi də deyilir və ilə işarə edilir). Hər bir orbitalda
maksimum əksspinli iki elektron yerləşə bilər: ↓↑ .
İstənilən atomun elektron buludundakı elektronların sayı onun nüvəsindəki
protonların sayına bərabər olduğuna görə atom bütövlükdə elektroneytraldır.
Atomda yarımsəviyyələrin və orbitalların elektronlarla dolması bəzi qayda
və qanunlarla, prinsiplərlə baş verir.
1. Minimum enerji prinsipi. Bu prinsipə görə elektronlar yarımsəviyyələri və orbitalları elə doldururlar ki. minimum enerjiyə malik olsunlar. Yəni onlar orbitalları nüvəyə yaxın tərəfdən doldurmağa başlayır, əvvəlcə 1s-, sonra 2s-, 2p-, 3s-, 3p-, 4s-, 3d-, 4p- və s. yarımsəviyyələr elektronlarla dolur (4s- orbitalın enerjisi 3d-kindən kiçik olduğundan 4s-yarımsəviyyəsi elektronlarla dolduqdan sonra 3d-yaramsəviyyəsi dolmağa başlayır):
Bu və ya digər yarımsəviyyədə yerləşən orbitallar eyni enerjiyə malikdir. Digər yarımsəviyyələrdə yerləşən orbitalların enerjilərinin müqayisəsi isə belədir:
1s<2s<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<5d<4f<6p və s. Obrazlı desək, əgər atomun elektron buludu şəhrdəki bu və ya digər atomun bütün elektronlarının yaşadığı küçədirsə, onda energetik səviyyələr (elektron təbəqələri) həmin küçədəki binalar, yarımsəviyyələr – həmən binalardakı mənzillər, orbitallar isə həmən mənzillərdəki otaqlardır. Hesab etmək olar ki, syarımsəviyyəyə uyğun gələn mənzildə 1, p-də - 3, d-də - 5, f-də isə 7 otaq olur. Hər otaqda da 1 və ya 2 elektron yaşaya bilər. Hər bir elektronun da atomda öz yeri, öz ünvanı var. Hər bir elektronun atomdakı vəziyyəti 4 kvant ədədi ilə xarakterizə olunur.
2. Pauli prinsipi – bu prinsipə görə atomda bütün kvant ədədləri eyni olan iki elektron ola bilməz. Eyni bir orbitalda yerləşən iki elektronların bütün göstəriciləri eyni olsa belə, onlar bir-birindən spin kvant ədədinə görə fərqlənəcək. Yəni hər bir orbitalda maksimum iki əks spinli elektron yerləşə bilər: ↓↑ Keçən əsrin 20-ci illərində avstriya fiziki Şredinger elektronun ikili – dalğa və korpuskulyar xassəli olduğunu sübut elədi. Məsələn, bizim gözlərimizin gördüyü işıq elektromaqnit dalğasıdır. Belə dalğaların da bir çox xassələri elektronda aşkar edilmişdir. Şredinger dalğa-elektrona üçölçülü fəzada dalğanın hərəkətini ifadə edən riyazi bir tənlik tətbiq etdi. Bu tənlik vasitəsilə elektronun atom daxilindəki hərəkət trayektoriyası deyil, dalğa-elektronun nüvə ətrafındakı fəzanın bu və ya digər nöqtəsində aşkar olma ehtimalı hesablanır.
Şredingerin dalğa modeli ilə Borun planetar modelı arasındakı ümumi cəhətlər ondan ibarətdir ki, atomda elektronlar nizamsız deyil, müəyyən səviyyələr, yarımsəviyyələr və orbitallarda yerləşir. Lakin bu modellərin fərqli cəhətləri də var. Belə ki, dalğa modelində orbital – elektronun olma ehtimalı 95% olan nüvə ətrafındakı fəza oblastıdır. Bu fəza oblastından kənarda elektronun olma ehtimalı 5%-dən kiçik olur. Riyazı hesablamalarla alınmış s- və p-elektron buludlarında yerləşən “ehtimallı oblastları” aşağıdakı kimidir(d-orbitalları daha mürəkkəb formada olur):
Alman fiziki Heyzenberq 1927-ci ildə mikrohissəciklərin hərəkətini
ifadə edən və fizikanın əsas prinsiplərindən biri hesab edilən
qeyri-müəyyənlik prinsipini irəli sürdü. Bu prinsip mikrohissəciklərin adi fiziki cisimlərdən kəskin fərqlənməsindən irəli gəlir. Belə ki, klassik mexanikada iddia edilir ki, insan hər hansı bir hadisəni onun təbii gedişini dəyişmədən izləyə bilər. Məsələn, teleskop vasitəsilə göy cisimlərinin hərəkətini izləmək olar və bu, onların hərəkətinə heç bir təsir edə bilməz. Astronom ölçülər aparıb obyektin hərəkətinin dəqiq riyazi təsəvvürünü verə bilər. Alınmış bu riyazi formullardan istifadə edərək tədqiq olunan obyektin hara hərəkət edəcəyi və onun istənilən zaman anında məhz harada ola biləcəyi haqqında qabaqcadan müəyyən bir fikir söyləmək olar.
Mikroaləmdə isə vəziyyət başqa cürdür. Məsələn, mikroskop vasitəsilə elektronun hərəkətini izlədikdə (əgər bu mümkün olsaydı) biz enerjisi tədqiq olunan hissəciyin enerjisi ilə müqayisə oluna bilən elektrondan əks olunmuş işıq dalğasını müşahidə edərdik. Ona görə də biz ölçmə apararkən elektronun halının dəyişməsini (yerləşdiyi yer, sürəti, hərəkət istiqaməti və s.) nəzərə almamaq qaçılmazdır. Ona görə də bizim ölçmələrimiz zamanı elektronun hər hansı bir zaman anında yerləşdiyi fəza oblası barədə tam dəqiqliklə danışmaq mənasızdır.
3. Hund qaydası – elektronlar orbitalları elə doldururlar ki, maksimal sayda orbital dolsun (və ya spinlərin cəmi maksimal olsun) . məsələn: