§ 22.6. Щидроэен атому. Енержи сявиййяляринин ъырлашмасы
Нцвясинин йцкц
1
олан вя ятрафында 1 електрон фырланан ян садя атом олан щидроэен
цчцн потенсиал енержи
r
q
U
2
0
0
4
1
кими тяйин олундуьундан, Шрединэер тянлийи
0
4
1
2
2
0
0
2
0
2
r
q
E
m
(22.25)
Л
М
Е
Д
А
Шякил 22.8
С
Н
Эюзлянилян
нятиъя
шяклиня дцшяр. Бу тянлийин дягиг щялли мювъуддур, лакин мцряккяб рийази ямялиййатлар тяляб
етдийи цчцн йалныз онун нятиъяляри иля таныш олаг.
а) (22.25) тянлийинин сонлу, кясилмяз вя биргиймятли щялли
E
-нин мцсбят кясилмяз вя
мянфи дискрет гиймятляриня уйьун эялир. Там енержинин мцсбят олмасы нцвя иля електрон
арасында итялямя гцввясинин мювъуд олмасы щалына уйьундур. Буна електронун нцвя
ятрафында сяпилмяси дейилир.
0
E
нцвя иля Кулон ъязбетмя ялагясиндя олан електрона
мяхсусдур вя (22.25) тянлийинин дискрет щялляри енержинин
2
2
4
0
0
2
0
1
2
4
1
n
q
m
E
n
, (
,
3
,
2
,
1
n
)
(22.26)
гиймятляриня уйьун эялир. n -баш квант ядяди адланыр. Эюрцндцйц кими
n
E -ин ифадяси Борун
йарымклассик нязяриййяси ясасында алынан стасионар орбитлярин енержисиня уйьун эялир. Демяли
Борун квантланма шярти квант механикасынын ясас тянлийиндян нятиъя кими алыныр вя буна
эюря дя онун доьрулуьу щеч бир шцбщя доьурмур.
б) Шрединэер тянлийиндян алынан мяхсуси функсийасы n -дян ялавя даща ики там
гиймятляря малик ола билян l вя
l
m параметрляриндян дя асылы олур
l
nlm
(22.27)
Баш квант ядяди n щалын енержисини, кюмякчи вя йа орбитал квант ядяди l щалын импулс
моментини, магнит квант ядяди
l
m ися импулс моментинин цстцн ох цзря пройексийасыны
характеризя едир.
ъ) (22.25) тянлийинин стандарт, биргиймятли, кясилмяз, сонлу щялляри орбитал квант
ядядинин
1
n
l
гиймятляриня уйьун эялир, йяни
1
;
;
2
;
1
;
0
n
l
кими гиймятляр ала биляр.
Орбитал квант ядядинин гиймятляриня эюря енержи сявиййяляри s (
0
l
),
p
(
1
l
), d (
2
l
),
f
(
3
l
),
g
(
4
l
), h (
5
l
) кими ишаря олунурлар.
n
l
олдуьундан
s
n
1
1
p
s
n
2
2
2
d
p
s
n
3
3
3
3
4
4
4
4
4
f
p
d
s
n
вя с. кими енержи сявиййяляри мцмкцндцр.
д)
n вя l мцяййян гиймятляря малик олдугда Шрединэер тянлийинин щялляринин сайы
1
2
l
сайда олур. Йяни
l
l
l
m
l
;
;
1
;
0
;
1
;
1
;
кими
1
2
l
сайда гиймятляр ала билир. Мясялян,
4
n
,
3
l
олдугда
l
m
3
;
2
;
1
;
0
;
1
;
2
;
3
кими йедди гиймятдян щяр щансы бирини ала биляр.
е) Йухарыда гейд едилян щаллары цмумиляшдирсяк, щидроэен атомунда баш квант ядяди
n олан
n
E енержи сявиййясиня орбитал
l вя магнит
l
m квант ядядляри мцхтялиф ола билян бир
нечя дальа функсийасынын уйьун эялдийини мцяййян едярик. Енержинин ейни бир гиймятиня
малик олан бир нечя квант щалынын мювъудлуьуна ъырлашма, мювъуд ола билян щалларын
максимал сайына ися ъырлашма тяртиби дейилир. Ъырлашма тяртибини ядяди силсилянин ъямини
щесабламагла тяйин едярик:
1
0
2
1
2
n
l
n
l
.
(22.28)
Яэяр електронун спиня дя малик олдуьуну нязяря алсаг, ъырлашма тяртиби
2
n
2
олар. Мясялян,
3
n
олдугда спин нязяря алынмазса,
3
E енержи сявиййяси
300
,
310
,
320
,
311
,
1
31
,
321
,
1
32
,
322
,
2
32
кими дальа функсийаларына малик доггуз гат ъырлашмайа малик олур. Спин
нязяря алындыгда ъырлашма тяртиби 18 олар, чцнки йухарыда эюстярилян щяр бир щала
2
1
l
nlm
вя
2
1
l
nlm
кими пси функсийа уйьун эялир.
ф) Гисмян ( l -я эюря) ъырлашма нязяря алындыгда щидроэен атомунун енержи спектриня
нязяр йетиряк. Гапалы систем кими атом цчцн импулс моментинин сахланмасы гануну оптик
кечидлярдя l -ин дяйишмясиня мящдудиййят гойур. Мцяййян щалда
2
спиня малик електрону
олан атом фотон шцаландыгда бу спини итирир, фотон удулдугда ися газаныр. Цмуми моментин
дяйишмяси
2
2
олдуьундан
l
M
ифадясиндян
1
l
алыныр. Буна l цчцн сечмя
гайдасы дейилир. Демяли щидроэен атомунда йалныз
1
l
шяртини юдяйян оптик кечидляр
мювъуд ола биляр. Гейд едилянляри цмумиляшдиряряк щидроэен атому цчцн мцшащидя олунан
шцаланма серийалары шякил 22.9-да эюстярилян кими тясвир едиля биляр.
s
np
1
(
,
4
,
3
,
2
n
) кечидляри Лайман;
p
ns
2
вя
p
nd
2
(
5
,
4
,
3
n
) кечидляри Балмер;
d
np
3
вя
d
nf
3
(
6
,
5
,
4
n
) кечидляри Пашен вя с. серийаларын алынмасы иля
нятиъялянир.
0
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
-10
-11
-12
-13
-13,6
0
1
2
3
4
1
2
3
4
5
н
Шякил 22.9
Лайман серийасы
Балмер
серийасы
Пашен
серийасы
Брекет
серийасы
Гейд едяк ки, эюстярилян схем щям дя удма спектринин серийаларыны изащ едир. Щидроэен
атомунун ян кичик енержийя малик щяйяъанлашмамыш ясас щалы s
1 олдуьундан, онун
електрону мящз бу щалда мяскунлашыр. Атому щяйяъанландырмаг цчцн лазым олан енержи
фотонларынын удулмасы щесабына ялдя едилир. Фотон да електрон кими бюлцнмяз олуб, йалныз
бцтюв шякилдя удула биляр. Она эюря атом йалныз о фотонлары уда билир ки, онларын енержиси
щидроэенин енержи сявиййяляри фяргиня бярабяр олуб, ону бир стасионар щалдан диэяриня
кечирсин. Буна эюря дя тезлийи бурахма серийаларынын тезлийиня уйьун эялян удма хятляри
мцшащидя олунур.
§ 22.7. Чохелектронлу атомлар. Паулли принсипи
Щидроэен атомунун йеэаня електрону Ы стасионар сявиййядя йерляшдийиндян, бу
атомун ясас щалы
1
1s
кими эюстярилир (
1
n
,
0
l
,
0
l
m
,
2
/
1
s
m
). Беляликля атомда електронун щалы 4 квант яляли иля
там тяйин олунур. Яэяр атомдакы електронларын сайы артарса, йени кимйяви елементляр
йаранар. Йени електронлар да енержи нюгтейи нязярдян ян ашаьы сявиййя олан s
1 сявиййясиндя
мяскунлашмалыдырлар. Онда бцтцн атомларын ясас щалы s
1 -я уйьун эялмялидир. Лакин
тяърцбяляр мцхтялиф атомларын ясас щалларынын фяргляндийини нцмайиш етдирир. Електронларын
атомун щаллары цзря пайланмасыны Паулли принсипи тянзимляйир. Квант механикасынын ясас
ганунларындан бири олан бу принсипя эюря, атомда бцтцн 4 квант ядяди ейни олан йалныз бир
електрон мювъуд ола биляр: Чохелектронлу атомда щяр бир електронун йерляшдийи квант
щалларынын 4 квант ядядиндян щеч олмазса бири фярглянмялидир.
Баш квант
ядяди n олдугда
сайы
2
2n
кими
квант щалларынын
тяйин олунур. Баш
квант ядяди ейни
мяъмусу тябягя
олан
щалларын
адланыр. Тябягяляр n -ин гиймятляриндян асылы олараг баш щярфлярля вя йа
n
-ин эюстяриъиси олан
рягямля ишаря олунур.
Щяр бир тябягя юзлцйцндя n юртцкдян ибарят олур. Юртцкляр l -ин гиймятляриня эюря
фярглянирляр.
K
тябягяси 1,
L
тябягяси 2,
M
тябягяси 3 вя с. юртцкдян ибарятдир. Юртцкляр l -
ин гиймятляриня уйьун олараг s (
0
l
),
p
(
1
l
), d (
2
l
),
f
(
3
l
),
g
(
4
l
) вя с. кими
ишаря олунурлар.
Щяр бир юртцк
l
m -ин гиймятляриня эюря фярглянян
1
2
l
сайда юзякдян ибарят олур.
Мясялян
2
l
олан d юртцйц 5 юзякдян ибарят олур:(
2
;
1
;
0
;
1
;
2
l
m
).
Щяр бир юзякдя спинляринин истигамятиня эюря фярглянян 2 електрон гярарлаша биляр (
2
/
1
s
m
).
Електронун атомда щансы квант щалында мяскунлашмасы онун енержи вя импулсундан
асылыдыр. Чохелектронлу атомда електронларын орбитал (
l
M ) вя спин (
s
M ) моментляри
n
-ин гиймяти
1
2
3
4
5
6
7
Тябягянин
ишарялянмяси
К
Л
М
Н
О
П
Г
Тябягядя
електронларын
максимал сайы
2
8
18
32
50
72
98
топланараг атомун йекун моментини (
y
M
) тяйин едирляр.
l
M вя
s
M ялагяли олдуьундан,
атомларда спин-орбитал гаршылыглы тясири мювъуд олур. Чохелектронлу атомларын яксяриййятиндя
електронларын
l
M моментляри юз араларында даща эцълц гаршылыглы тясиря малик олдуьундан,
l
M -ляр топланараг йекун орбитал
L
M ,
s
M -ляр ися топланараг атомун йекун спин
S
M
моментлярини ямяля эятирирляр.
Орбитал квант ядяди l там вя йа сыфыр ола билдийиндян, йекун орбитал квант ядяди
L
дя
там ядяд вя йа сыфыр ола билир. Йекун спин квант ядяди S ися електронларын мигдарынын ъцт вя
йа тяк олмасындан асылы олараг там вя йа
2
1
там ола биляр. Електронларын сайы ( N ) ъцт
олдугда спинлярин истигамятиндян, онларын паралел вя йа антипаралел олмасындан асылы олараг
S
2
N
-дян сыфра гядяр там гиймятляри ала биляр. Мясялян,
4
N
олдугда
0
;
1
;
2
S
ола биляр.
N тяк олдугда S щямишя (
2
1
там) олур. Мясялян,
5
N
олдугда S -ин мцмкцн
гиймятляри
2
1
,
2
3
,
2
5
ола биляр.
L
M вя
S
M ъямляняряк атомун йекун моменти
Y
M -ни ямяля эятирирляр. Йекун
Y
M
моментиня уйьун эялян
Y
квант ядяди
S
L
S
L
S
L
S
L
Y
;
1
;
;
1
;
кими
гиймятлярдян бирини ала биляр. Айдындыр ки, N тяк олдугда
Y
(
2
1
там), N ъцт олдугда ися,
там олур. Атомун
L
, S вя
Y
квант ядядляриндян истифадя едяряк онун ясас терми тяйин
едилир:
Y
S
L
1
2
. Ясас терми ейни олан атомлар охшар кимйяви хассяляря малик олурлар.
L
-ин
гиймятляриндян асылы олараг термляр S (
0
L
),
P
(
1
L
),
D
(
2
L
),
F
(
3
L
), G (
4
L
) вя
с. кими баш щярфлярля ишаря олунурлар. Мясялян,
0
3
P
,
2
3
P ,
3
3
P
термляри
1
S
вя
1
L
кими ейни
гиймятя малик олмагла, там квант ядяди
Y
-нин гиймятиня эюря фярглянир вя бу термляря
уйьун атомлар тамамиля мцхтялиф кимйяви хассяляря малик олурлар.
§ 22.8. Елементлярин дюврц системи
Чохелектронлу атомларда квант щалларынын електронларла тутулма ардыъыллыьы енержинин
минимумлуг вя Паулли принсипляри ясасында тянзимлянир. Йени атом йаранаркян ялавя олунан
електрон енержи тясвириндя Паулли принсипинин иъазя вердийи ян ашаьы енержили квант щалында
мяскунлашмалыдыр. Ялавя олунан електрон атомда
L
, S вя
Y
квант ядядляринин (ясас
термин) вя буна эюря дя кимйяви хассялярин дяйишмясиня сябяб олур. Електронларла там
долмуш юртцк цчцн орбитал вя спин моментляринин ъями сыфра бярабяр олдуьундан (
0
L
,
0
S
) беля юртцйцн йекун моменти дя сыфра бярабяр олур (
0
Y
). Мясялян, d
3 юртцйцндя
l
m -ин гиймятляри
2
,
1
,
0
,
1
,
2
олдуьундан, он електрон йерляшя биляр. Бу юртцк там
долдугда
0
l
m
L
. Щяр юзякдя спинляри бир-бириня якс олан ики електрон йерляшя
билдийиндян
0
S
. Беляликля, атомун йекун моментини щесабладыгда там долмуш юртцкляри
нязяря алмамаг олар. Она эюря дя електронларын сайы артдыгъа щяр щансы юртцйцн долмасы иля
атомун ясас термляри дюврц олараг тякрарланаъагдыр. Бу ися елементлярин дюврц системинин
физики олараг изащы демякдир.
Щидроэен атомунда олан йеэаня електрон s
1 щалында мяскунлашыр:
0
L
,
2
1
S
,
2
1
Y
вя щидроэенин ясас терми
2
/
1
2
S
олур.
Нювбяти елемент щелиумда електронларын сайы 2-дир. Щяр ики електрон s
1 юзяйиндя
антипаралел спинля мяскунлаша билдийиндян, He -ун електрон гурулушу
2
1s
олур.
0
L
,
0
S
,
0
Y
олдуьундан ясас терм
0
1
S
кими тяйин олунур. Щелиумда
K
тябягяси там долур вя
нювбяти елементин ясас термини щесабладыгда бу тябягяни нязяря алмамаг олар.
Дюври ъядвялдя нювбяти цчцнъц елемент олан литиумун цчцнъц електрону С там
долдуьундан, йалныз
L
тябягясинин s
2 юртцйцндя йерляшя биляр. Онун електрон гурулушу
1
2
2
1
s
s
, квант ядядляри
0
L
,
2
1
S
,
2
1
Y
, ясас терми
2
/
1
2
S
олуб, щидроэенля там
уйьунлуг тяшкил едир. Беляликля,
H
вя Li охшар физики вя кимйяви хассяляря малик олмалыдырлар.
Лакин, литиумун цчцнъц електрону щидроэеня нисбятян даща йцксяк енержи сявиййясиндя
йерляшдийиндян нцвя иля ялагяси зяифляйир, бу ися онун оптик вя кимйяви хассялярини кямиййятъя
щидроэендян фяргляндирир.
Нювбяти 7 електрон
L
тябягясинин юзяклярини тядриъян долдурур. Атомдакы
електронларын сайы 10 олдугда
L
тябягяси там долур вя уйьун неон елементинин електрон
гурулушу
6
2
2
2
2
1
p
s
s
шяклиндя эюстяриля биляр. Квант ядядляри
0
L
,
0
S
,
0
Y
, ясас терм
0
1
S
олуб, щелиумла там уйьунлуг тяшкил едир. Ясас терми
0
1
S
олан елементляр тясирсиз газлар
групуну тяшкил едирляр. Неондан сонра нювбяти електрон
M
тябягясиндя мяскунлашдыьындан
алынан натриум елементинин електрон конфигурасийасы
2
1s
2
2s
6
2 p
1
3s
, квант ядядляри
0
L
,
2
1
S
,
2
1
J
ясас терми
2
1
2
S олуб щидроэен вя литиумла уйьунлуг тяшкил едир. Бу елементляр
охшар оптик вя кимйяви хассяляря малик олуб гяляви металлар групуну тяшкил едирляр. Ъядвялдя
дюврц системин илк 19 елементи цчцн квант щалларынын долма ардыъыллыьы вя щесабланан ясас
термляри эюстярилмишдир.
Еле-
мент-
лярин
ады
н
1к
Л (н=2)
М (н=3)
Н (н=4)
Ясас
терм
л
1С
2С
2П (л=1)
3С
3П (л=1)
3д (л=2)
4С
4П
4д
м
л
0
0
1
0
-1
0
1
0
-1
2;1;0;-1;-2
0
1;0;-1 2;1;0;-1;-2
1.Щ
Ы
д
ю
в
р
-
-
-
-
2
С
1/2
2.Ще
-
-
-
-
1
С
0
3.Ли
ЫЫ
д
ю
в
р
2
-
-
-
2
С
1/2
4.Бе
2
-
-
-
1
С
0
5.Б
2
2
-
-
2
П
1/2
6.Ъ
2
2
-
3
П
0
7.Н
2
2
4
С
3/2
8.О
2
2
3
П
2
9.Ф
2
2
2
П
3/2
10.Не
2
2
1
С
0
11.На
ЫЫ
Ы
д
ю
в
р
2
2
2
2
2
-
-
-
2
С
1/2
12.Мэ
2
2
2
2
2
-
-
-
1
С
0
Эюрцндцйц
кими
тябягялярин долмасы иля ясас
термляр дя тякрарланыр. Бу ися
физики вя кимйяви хассялярин
тякрарланмасы
демякдир.
Ъядвяля нязяр салсаг, бязи квант щалларынын мяскунлашмасында кянарачыхмаларын да мювъуд
олдуьуну эюрярик. Мясялян, калиумда сон електрон d
3 юртцйцндя дейил, баш квант ядяди
(енержиси) даща бюйцк олан s
4 юртцйундя мяскунлашыр.
Чохелектронлу атомда квант щалынын енержиси гейд едилян 4 квант ядядинин щяр бириндян
асылыдыр. Енержинин
l
m вя
s
m -дян асылылыьы чох зяифдир, чцнки спин орбитал гаршылыглы тясиринин
енержиси квант щалынын мяхсуси енержисиня нязярян чох кичикдир
Щалын енержиси баш квант ядяди n -дян даща эцълц, l -дян ися нисбятян зяиф асылыдыр. Квант
щалларынын енержиси мцгайисяси
n
l ъями ясасында тяйин олунмалыдыр. Яэяр ики юртцк цчцн
n
l ейнидирся,
n -и бюйцк юртцк даща бюйцк енержийя малик олур вя бу щалда йени эялян
електрон l -и даща бюйцк ( n -и кичик) юртцкдя мяскунлашыр. Мясялян,
p
2
вя s
3 юртцкляри цчцн
3
n
l
олдуьундан,
p
2
юртцйц даща тез долур. Лакин n -ин бюйцк гиймятляриндя еля квант
щаллары мювъуд ола билир ки, n -ин даща бюйцк гиймятляриня даща кичик енержи уйьун эялир.
Мясялян, d
3 вя s
4 юртцклярини мцгайися етсяк, s
4 юртцйц цчцн баш квант ядядинин бюйцк
олмасына бахмайараг о, d
3 юртцйцндян даща тез мяскунлашыр. s
5 юртцйц дя, ейни иля, d
4 вя
f
4
юртцкляриндян яввял мяскунлашыр.
Електронларын квант щалларыны тутма ардыъыллыьы вя атомун ясас терминин щесабланмасы
Щундун тяклиф етдийи 2 гайда иля тянзимлянир.
Биринъи гайда юзяклярин (ейни l , мцхтялиф
l
m -я малик квант щалларынын) долма
ардыъыллыьыны мцяййян едир. Бу принсипя эюря ейни електрон гурулушуна малик термлярдян
йекун спин квант ядяди S ян бюйцк вя S -я уйьун,
L
-ин ян бюйцк гиймятляриня малик олан
квант щалы даща кичик енержийя малик олур. Йяни юзяклярдя електронлар Пуалли принсипи
ясасында еля пайланырлар ки, яввял атомун йекун спини ян бюйцк олсун, сонра
L
-ин дя гиймяти
ян бюйцк олсун. Мясялян,
p
2
юртцйцня дцшян илк електрон
1
l
m
олан юзякдя, икинъи
електрон
0
l
m
олан юзякдя, цчцнъц
1
l
m
олан юзякдя спинляри паралел олмагла
мяскунлашырлар. Дюрдцнъц електрон
1
l
m
юзяйиндя Ы електрона антипаралел спинля
мяскунлашыр вя оксиэен елементи цчцн ъядвялдя эюстярилян гурулуш реаллашыр.
Щундун ЫЫ гайдасы атомун ясас терминин щесаблама принсипини мцяййянляшдирир. Бу
гайдайа эюря яэяр юртцкдяки квант щалларынын йарыдан азы електронлар тяряфиндян тутулубса,
бцтцн спинляр бир-бириня паралел дцзцлцр (
s
m
S
),
L
ян бюйцк гиймятляриня малик олур (
l
m
L
) вя бу щалын енержинин даща кичик гиймятиня уйьун эялмяси цчцн йекун квант
ядяди
S
L
J
кими тяйин олунмалыдыр. Юртцкдяки квант щалларынын йарыдан чоху
електронлар тяряфиндян тутулдугда ися атомун йекун квант ядяди
S
L
J
кими щесабланыр.
Мясялян, карбон ( C ) атомунда
p
2
юртцйцндя мяскунлашан 2 електрон квант щалларынын
13.Ал
2
2
2
2
2
2
-
-
2
П
1/2
14.Си
2
2
2
2
2
2
-
3
П
0
15.П
2
2
2
2
2
2
4
С
3/2
16.С
2
2
2
2
2
2
3
П
2
17.Ъл
2
2
2
2
2
2
2
П
3/2
18.Ар
2
2
2
2
2
2
1
С
0
19.К
ЫВ
д
ю
в
р
2
2
2
2
2
2
2
2
2
-
-
-
2
С
1/2
йарыдан азыны тутурлар вя квант ядядляри
1
s
m
S
,
1
l
m
L
0
S
L
J
ясас
терм ися
0
3
P
олар. Оксиэен атомунун
p
2
юртцйцндяки 4 електрон квант щалларынын йарыдан
чохуну долдурдуьундан,
1
S
,
1
L
,
2
S
L
J
, ясас терм ися
2
3
P олур. Мцхтялиф
атомларын Щунд гайдасы ясасында щесабланмыш термляри ъядвялдя нцмайиш етдирилир.
Bu ifadə ehtimalın normallaşma şərti adlanır. Birölçülü fəzada hərəkət edən
zərrəcik üçün normallaşma şərti aşağıdakı kimi olar:
2
1
1
2
x
x
dx
x
(10a)
Dostları ilə paylaş: |