Mustaqil ish mavzu : Kristallarning sohaviy nazariyasi

Atomda elektronning energetik holati va ularning orbitallarda taqsimlanishi
Kvant sonlari. Atom tuzilishini yanada chuqurroq tekshirish elektronning ikki xil tabiati borligini ko'rsatdi. Unda zarracha xususiyati ham, to'lqin xususiyati ham bor ekan. Elektron muayyan massali va katta tezlik bilan harakatlanadigan zarrachadir. Shu bilan birga elektron to'lqin xossalariga ham ega, u atomning butun hajmi bo'ylab harakatlanadi va atom yadrosi atrofidagi fazaning istalgan qismida bo'la oladi.
Elektronning atomdagi holatini belgilaydigan kattalik uning energiyasidir. Elektron energiyasining kattaligi butun sonlar bilan ifodalanib, bular 1,2,3,4,5,… va xokazo sonlar bo'lib, bu sonlar bosh kvant sonlar (n)deb ataladi
Bosh kvant sonlar qiymatiga tegishli 1,2,3,4,5,6,… energiya qavatlari bo'lib, ular kvant qavatlari deyiladi va ba'zan K, L, M, N, O, P, Q harflari bilan belgilanadi. Bitta kvant qavatining o'zidagi barcha elektronlar uchun energiya zonasi bir xil bo'ladi; bunday holda elektronlar bitta energetik daraja qavat (pog'ona) da turibdi deyiladi.
Energetik pog'onalar pog'onachalarga (s - birinchi, p - ikkinchi, d - uchinchi, f - to'rtinchi pog'onaga) bo'linadi. Birinchi energetik pog'onaga 1ta s va 3 ta p pog'onacha, uchinchi energetik pog'onaga 1 ta s 3 ta p va 5 ta d pog'onacha, to'rtinchi energetik pog'onaga esa 1 ta s pog'onacha, ikkinchi energetik pog'onachaga 1 ta s va 3 ta p va 5 ta d pog'onacha to'g'ri keladi, to'rtinchi energetik pog'onada esa s, p, d, f pog'onachalar mavjud. Ikkinchi kvant son – orbital kvant son (l) bo'lib, u elektronning ayni hajmda bo'lib turish ehtimolligining fazodagi shaklini (ya'ni elektron bulut shaklini) ifodalovchi funksiya bilan aloqador kattalik. l ning qiymati 0 dan (l –1) ga qadar butun sonlar bilan ifodalanadi. l0 holatga d-orbital, l3 holatga esa f— orbital muvofiq keladi.
Bir pog'onachada joylashgan elektronning energetik holati ham bir-biridan farq qiladi; uchinchi kvant son magnit kvant son (m) deb ataladi. Magnit kvant son – elektron harakat moqdori vektorining harakat miqdori biror yo'nalishga nisbatan proyeksiyasini ifodalaydi, u olishi mumkin bo'lgan qiymatlar soni 2l1 ga teng (m₂ l; 0; -l).
Demak, s - pog'onachada bitta, p - pog'onachada uchta, d- pog'onachada beshta, f - pog'onachada yettita elektron holat bo'lishi mumkin.
Masalan: Birinchi kavatda fakat bitta s-orbital (m=0) bo’ladi. Ikkinchi kavatda bitta s-orbital (m = 0) va uchta p-orbital (m = +1;0;-1) bo’ladi. Uchinchi kavatda bitta s-orbital (m=0) uchta p-orbital (m=+1;0;-1) va 5ta d-orbital (m=+2; +1;0;-1;-2) bo’ladi.
n va l uzgarmas bulsa, m ning energiyasi xam uzgarmasdir. Masalan: 5d-orbitallarning fazoda joylashishi (turli uklarda) uzgarsa xam, energiyasi bir xildir.
Har qaysi elektron yadro maydonida harakat qilishi bilan birga, o'zining ichki harakatiga ham ega; u spin kvant son - m_s bilan harakterlanadi. Spin kvant son ikkita qiymatga ega bo'la oladi: biri 12, ikkinchisi – 12. Shunday qilib, atomdagi har qaysi elektron 4 ta kvant son bilan harakterlanadi.
Pog'onadagi elektronlarning maksimal soni Nq2n² bilan ifodalanadi.
Elektron pog'onachalardagi elektronlarning maksimal soni quyidagicha ifodalanadi: s - pog'onachada 2 ta elektron (s²), p - pog'onachada 6 ta elektron (p ⁶), d- pog'onachada 10 ta elektron (d ¹⁰), f - pog'onachada 14 ta elektron (f ¹⁴).
Klechkovskiy qoidasi. Pauli prinsipi va Gund qoidasi.
Ko'p elektronli atomlarda elektronlarning joylashishi quyidagicha: avval eng kam energiyali orbital, shundan so'ng energiyasiko'proq bo'lgan orbital elektronlar bilan to'lib boradi. Klechkovskiyning 1-qoidasiga muvofiq (1n) yig'indisi kichiq bo'lgan orbital birinchi navbatda to'ladi. Masalan, 3d-orbital uchun (nl) yig'indisi 325 ga teng. 4s-orbital uchun
nl404 ga teng. Demak birinchi 3d-orbital emas, balki, 4s- orbital elektronlar bilan to'lib boradi.
Klechkovskiyning 1 - qoidasi. Ikki xolatdan qaysi biri uchun (nl)ning yig'indisi kichiq bo'lsa, shu xolatda to’rgan elektronning energiyasi minimal qiymatga ega bo'ladi.
Klechkovskiyning 2 - qoidasi. Agar berilgan ikki holat uchun (nl) yig'indisi teng qiymatga ega bo'lsa, bosh kvant soni kichiq bo'lgan xolat minimal energiya qiymatiga ega bo'ladi.
Elektronlarning energetik pog'onasi va orbitalari buylab joylashishi elementning elektron konfigurasiyasi deb ataladi. Atomda elektronlarning pog'onachalarga taqsimlashda quyidagi uch qoida nazarda tutiladi.
1.Har qaysi elektron minimal energiyaga muvofiq keladigan holatni olishga intiladi.

2.Bunda minimal energiyali orbital 1s bo'lgani uchun dastlab 1s so'ngra 2s va hokazo holatda pog'onachalar elektronlar bilan to'lib boradi.
Elektronlarning joylashishi Pauli prinsipiga zid kelmasligi lozim.
Pauli prinsipi quyidagicha ta'riflanadi: "Bir atomda to'rttala kvant sonining qiymati bir xil bo'lgan ikkita elektron bo'lishi mumkin emas". Agar bir atomda n, m, l kvant sonlarining qiymati bir xil ikkita elektron bo'lsa, ular to'rtinchi spin kvant son ms spinlari qarama qarshi yo'nalishga ega bo'lishi bilan farq qiladi.
3.Ayni pog'onachada to’rgan elektronlar mumkin qadar ko'proq orbitallarni band qilishga intiladi (Gund qoidasi).
Elementlar atomlaridagi energetik pog'onalar soni davriy sistemadagi davrlar raqamiga, elektronlar soni esa tartib raqamiga teng bo'ladi. Masalan:
Natriy atomining elektron tuzilishi (elektron konfigurasiyasi) quyidagicha: 11Na 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹
Atomlar elektron qavatlarining tuzilishi ko'pincha, energetik yacheykalar (katakchalar) shaklida ifodalanadi.