Elektronların enerji düzeyleri arasında nasıl dağıldığı. Elektronların atomlardaki dağılımı

Elektronların enerji düzeyleri arasındaki dağılımı, herhangi bir elementin metalik ve metalik olmayan özelliklerini açıklar.

Elektronik formül

Birinci enerji seviyesinde yalnızca iki elektron bulunur. Enerji rezervi arttıkça yörüngeyi doldururlar. Bir atomdaki elektronların dağılımı kimyasal element karşılık gelir seri numarası. Minimum sayıdaki enerji seviyelerinde, değerlik elektronlarının çekirdeğe çekilme kuvveti maksimum düzeyde ifade edilir.

Elektronik formül derlemeye bir örnek

Hund kuralı, bir hücrede farklı spinlere sahip yalnızca iki elektronun dizilişini açıklar. İkinci enerji seviyesinde dört elektron bulunur. Sonuç olarak, bir kimyasal elementin atomundaki elektronların dağılımı şu şekildedir: 1s22s22p2.

Elektronların alt seviyeler ve seviyeler arasında dağıtılmasına göre belirli kurallar vardır.

Pauli prensibi

Bu prensip 1925'te Pauli tarafından formüle edildi. Bilim adamı, bir atoma yalnızca aynı kuantum sayılarına sahip iki elektron yerleştirme olasılığını öngördü: n, l, m, s. Serbest enerji rezervi arttıkça elektronların enerji seviyelerine dağılımının meydana geldiğine dikkat edin.

Klechkovsky'nin kuralı

Enerji yörüngelerinin doldurulması, kuantum sayıları n + l'deki artışa göre gerçekleştirilir ve enerji rezervindeki artışla karakterize edilir.

Bir kalsiyum atomundaki elektronların dağılımını ele alalım.

Normal durumda elektronik formülü aşağıdaki gibidir:

Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d0 4s2.

D ve f elemanlarına ait benzer alt grupların elemanları için, daha düşük bir enerji rezervine sahip olan harici bir alt seviyeden önceki d veya f alt seviyesine bir elektronun “başarısızlığı” vardır. Benzer bir olay bakır, gümüş, platin ve altın için de tipiktir.

Bir atomdaki elektronların dağılımı alt seviyelerin doldurulmasını içerir eşleşmemiş elektronlar, aynı dönüşlere sahip olanlardır.

Ancak tüm serbest yörüngeler tek elektronlarla tamamen doldurulduktan sonra kuantum hücrelerine ikinci elektronlar eklenir. negatif parçacıklar, zıt dönüşlerle donatılmıştır.

Örneğin, nitrojenin uyarılmamış durumunda:

Maddelerin özellikleri değerlik elektronlarının elektronik konfigürasyonundan etkilenir. Miktarlarına göre en yüksek ve en düşük değerlik ve kimyasal aktivite belirlenebilir. Bir element periyodik tablonun ana alt grubunda yer alıyorsa, grup numarasını kullanarak harici bir grup oluşturabilirsiniz. enerji seviyesi, oksidasyon durumunu belirleyin. Örneğin beşinci grupta (ana alt grup) yer alan fosfor, beş değerlik elektronu içerir, dolayısıyla üç elektronu kabul etme veya beş parçacığı başka bir atoma bağışlama yeteneğine sahiptir.

Periyodik tablonun yan alt gruplarının tüm temsilcileri bu kuralın istisnasıdır.

Ailelerin özellikleri

Dış enerji seviyesinin yapısına bağlı olarak periyodik tablodaki tüm nötr atomlar dört aileye ayrılır:

s-elementleri birinci ve ikinci gruplardadır (ana alt gruplar);
p-ailesi III-VIII gruplarında (A alt grupları) bulunur;
d-elementler I-VIII gruplarının benzer alt gruplarında bulunabilir;
F-ailesi aktinitlerden ve lantanitlerden oluşur.

Normal durumlarındaki tüm s elemanları, s alt seviyesinde değerlik elektronlarına sahiptir. p elemanları, s ve p alt düzeylerinde serbest elektronların varlığıyla karakterize edilir.

Uyarılmamış bir durumdaki D elemanları, hem son s'de hem de sondan bir önceki d alt seviyesinde değerlik elektronlarına sahiptir.

Çözüm

İlk seviyelerde bulunan elektronlar, uyarılmamış durumda en küçük enerji miktarına sahiptir. Nötr bir atom ısıtıldığında, her zaman serbest elektronların sayısında bir değişikliğin eşlik ettiği ve elementin oksidasyon durumunda önemli bir değişikliğe ve kimyasal aktivitesinde bir değişikliğe yol açan bir elektron geçişi gözlenir.

Mendeleev'in periyodik element tablosu.

Kimyasal elementlerin periyodik tablosu (Mendeleev tablosu) - bağımlılığı belirleyen kimyasal elementlerin sınıflandırılması çeşitli özellikler atom çekirdeğinin yükünden gelen elementler.

Gruplar

Bir grup veya aile sütunlardan biridir periyodik tablo. Gruplar, kural olarak, dönemlerden veya bloklardan daha belirgin şekilde ifade edilen periyodik eğilimlerle karakterize edilir.

Uyarınca uluslararası sistem Adlandırma gruplarına, alkali metallerden soy gazlara kadar soldan sağa doğru 1'den 18'e kadar sayılar atanır.

Dönemler

Dönem, periyodik tablonun bir satırıdır. Bir periyot içerisinde elementler, yukarıda bahsedilen üç hususun (atom yarıçapı, iyonlaşma enerjisi ve elektronegatiflik) yanı sıra elektron ilgi enerjisinde de belirli modeller gösterir.

Bloklar

Atomun dış elektron kabuğunun önemi nedeniyle Çeşitli bölgeler Periyodik tablo bazen son elektronun hangi kabukta bulunduğuna göre adlandırılan bloklar olarak tanımlanır. S bloğu ilk iki grubu, yani alkalin ve alkali toprak metalleri hidrojen ve helyumun yanı sıra; P-bloğu son altı gruptan oluşur (IUPAC adlandırma standardına göre 13'ten 18'e kadar veya Amerikan sistemine göre IIIA'dan VIIIA'ya kadar) ve diğer elementlerin yanı sıra tüm metaloidleri içerir. D-blok 3'ten 12'ye kadar olan gruplardır (IUPAC), ayrıca tüm geçiş metallerini içeren Amerika'da IIIB'den IIB'ye kadardır. Genellikle tablodan alınan F bloğu lantanitler ve aktinitlerden oluşur.

D. I. Mendeleev'in periyodik sistemi oldu Önemli kilometre taşı atom-moleküler bilimin gelişmesinde. Onun sayesinde işe yaradı modern konsept kimyasal bir element hakkında, hakkında fikirler basit maddeler ve bağlantılar.

Atom çekirdeğinin bileşimi ve özellikleri.

Atom çekirdeği- kütlesinin büyük kısmının yoğunlaştığı atomun merkezi kısmı (% 99,9'dan fazla). Çekirdek pozitif yüklüdür; çekirdeğin yükü, atomun atandığı kimyasal element tarafından belirlenir.

Atom çekirdeği, güçlü etkileşim yoluyla birbirine bağlanan nükleonlardan (pozitif yüklü protonlar ve nötr nötronlar) oluşur.

Belirli sayıda proton ve nötron içeren bir parçacık sınıfı olarak kabul edilen atom çekirdeğine genellikle denir. çekirdek.

Bir çekirdekteki proton sayısına yük numarası denir - bu sayı, atomun tabloda ait olduğu elementin atom numarasına eşittir ( Periyodik tablo Mendeleev'in unsurları). Çekirdekteki protonların sayısı nötr bir atomun elektron kabuğunun yapısını belirler ve dolayısıyla Kimyasal özellikler karşılık gelen öğe. Çekirdekteki nötron sayısına denir izotop numarası. Çekirdekler aynı numara protonlara ve farklı sayıdaki nötronlara izotop denir. Nötron sayıları aynı fakat proton sayıları farklı olan çekirdeklere izoton denir.

Tam miktar Bir çekirdekteki nükleonlara kütle numarası () denir ve yaklaşık olarak eşittir ortalama ağırlık Periyodik tabloda belirtilen atom. Kütle numarası aynı fakat proton-nötron bileşimi farklı olan nüklidlere genellikle izobarlar denir.

Ağırlık

Nötron sayısındaki farklılık nedeniyle bir elementin izotoplarının farklı kütleleri vardır, bu da çekirdeğin önemli bir özelliğidir. İÇİNDE nükleer FizikÇekirdeklerin kütlesi genellikle atomik kütle birimleriyle ölçülür ( A. yemek yemek.), bir a için. e.m. nüklidin 12 C [SN 2] kütlesinin 1/12'sini alın. Genellikle bir nüklid için verilen standart kütlenin, nötr bir atomun kütlesi olduğuna dikkat edilmelidir. Çekirdeğin kütlesini belirlemek için, tüm elektronların kütlelerinin toplamını atomun kütlesinden çıkarmanız gerekir (elektronların çekirdeğe bağlanma enerjisini de hesaba katarsanız daha doğru bir değer elde edilecektir). .

Ayrıca nükleer fizikte sıklıkla kütlenin enerji eşdeğeri kullanılır. Einstein'ın ilişkisine göre her kütle değeri toplam enerjiye karşılık gelir:

Işığın boşluktaki hızı nerede?

A. arasındaki ilişki. e.m ve joule cinsinden enerji eşdeğeri:

ve 1 elektronvolt = 1,602176·10 −19 J olduğundan enerji eşdeğeri a'dır. MeV'deki e.m eşittir

Yarıçap

Ağır çekirdeklerin bozunumunun analizi Rutherford'un tahminini [sn 3] geliştirdi ve çekirdeğin yarıçapını kütle numarasıyla ilişkilendirdi basit ilişki:

bir sabit nerede.

Çekirdeğin yarıçapı tamamen geometrik bir özellik olmadığından ve öncelikle nükleer kuvvetlerin etki yarıçapı ile ilişkili olduğundan, değer, analiz sırasında değerin elde edildiği sürece, m'nin ortalama değerine, dolayısıyla yarıçapa bağlıdır. çekirdeğin metre cinsinden

Şarj

Bir çekirdekteki protonların sayısı onun çekirdeğini doğrudan belirler. elektrik şarjıİzotopların proton sayıları aynıdır ancak farklı miktarlar nötronlar. .

Atom çekirdeğinin yükleri ilk kez 1913 yılında Henry Moseley tarafından belirlendi. Bilim adamı deneysel gözlemlerini dalga boyuna bağlı olarak yorumladı x-ışını radyasyonu elementten elemente birer değişen ve hidrojen için bire eşit olan bazı sabitlerden:

, Nerede

Ve - kalıcı.

Nükleer bağlanma enerjisi.

Bir çekirdeğin bağlanma enerjisi, çekirdeğin tek tek parçacıklara tamamen bölünmesi için harcanması gereken minimum enerjiye eşittir. Enerjinin korunumu yasasından, bağlanma enerjisinin, tek tek parçacıklardan bir çekirdeğin oluşumu sırasında açığa çıkan enerjiye eşit olduğu sonucu çıkar.

Herhangi bir çekirdeğin bağlanma enerjisi, kütlesinin doğru bir şekilde ölçülmesiyle belirlenebilir. Şu anda fizikçiler parçacıkların (elektronlar, protonlar, nötronlar, çekirdekler vb.) kütlelerini çok yüksek bir doğrulukla ölçmeyi öğrendiler. Bu ölçümler şunu gösteriyor herhangi bir çekirdeğin kütlesi M I her zaman onu oluşturan proton ve nötronların kütlelerinin toplamından daha azdır:

Bu enerji, γ-kuanta radyasyonu formunda bir çekirdeğin oluşumu sırasında açığa çıkar.

Nükleer kuvvetler.

Nükleer kuvvetler kısa etkili kuvvetler. Çekirdekteki nükleonlar arasında sadece 10 –15 m mertebesinde çok küçük mesafelerde görünürler. Uzunluğu (1,5 – 2,2) 10 –15 m olarak adlandırılır. nükleer kuvvet aralığı.

Nükleer kuvvetler keşfediyor ücret bağımsızlığı : İki nükleon arasındaki çekim, nükleonların yük durumuna (proton veya nötron) bakılmaksızın aynıdır. Nükleer kuvvetlerin yük bağımsızlığı, bağlanma enerjilerinin karşılaştırılmasında görülebilir. ayna çekirdekleri . Çekirdeklere buna denir,hangisinde aynı toplam sayısı nükleonlar,ancak birindeki proton sayısı diğerindeki nötron sayısına eşittir.

Nükleer kuvvetler var doygunluk özelliği , kendini gösteren, çekirdekteki bir nükleonun yalnızca sınırlı sayıda komşu nükleonla etkileşime girdiği. Bu nedenle çekirdeklerin bağlanma enerjilerinin kütle sayılarına doğrusal bir bağımlılığı vardır. A. Çok kararlı bir oluşum olan α parçacığında nükleer kuvvetlerin neredeyse tamamen doygunluğu sağlanır.

Nükleer kuvvetler şunlara bağlıdır: dönüş yönelimleri etkileşime giren nükleonlar. Bu, orto ve parahidrojen molekülleri tarafından nötron saçılımının farklı doğası ile doğrulanır. Bir ortohidrojen molekülünde her iki protonun spinleri birbirine paraleldir, parahidrojen molekülünde ise antiparaleldir. Deneyler, parahidrojen üzerindeki nötron saçılımının ortohidrojen saçılımından 30 kat daha fazla olduğunu göstermiştir. Nükleer kuvvetler merkezi değildir.

Öyleyse listeleyelim Genel Özellikler nükleer kuvvetler :

· nükleer kuvvetlerin küçük etki yarıçapı ( R~ 1 fm);

· büyük nükleer potansiyel sen~50 MeV;

· nükleer kuvvetlerin etkileşen parçacıkların dönüşlerine bağımlılığı;

· nükleonların etkileşiminin tensör doğası;

· nükleer kuvvetler, nükleonun spin ve yörünge momentlerinin karşılıklı yönelimine bağlıdır (spin-yörünge kuvvetleri);

· nükleer etkileşim doyma özelliğine sahiptir;

· Nükleer kuvvetlerin bağımsızlığı;

· nükleer etkileşimin değişim doğası;

Büyük mesafelerde nükleonlar arasındaki çekim ( R> 1 fm), küçük ( R < 0,5 Фм).

Elektronların enerji düzeyleri arasındaki dağılımı, herhangi bir elementin metalik ve metalik olmayan özelliklerini açıklar.

Elektronik formül

Serbest ve eşleştirilmiş negatif parçacıkların seviyelere ve alt seviyelere yerleştirilmesine göre belirli bir kural vardır. Elektronların enerji düzeyleri arasındaki dağılımını daha ayrıntılı olarak ele alalım.
Birinci enerji seviyesinde yalnızca iki elektron bulunur. Enerji rezervi arttıkça yörüngeyi doldururlar. Bir kimyasal elementin atomundaki elektronların dağılımı atom numarasına karşılık gelir. Minimum sayıdaki enerji seviyelerinde, değerlik elektronlarının çekirdeğe çekilme kuvveti maksimum düzeyde ifade edilir.

Elektronik formül derlemeye bir örnek

Karbon atomu örneğini kullanarak elektronların enerji düzeylerine göre dağılımını ele alalım. Atom numarası 6 olduğundan çekirdeğin içinde pozitif yüklü altı proton vardır. Karbonun ikinci periyodu temsil ettiği düşünülürse iki enerji seviyesinin varlığıyla karakterize edilir. Birincisinde iki, ikincisinde dört elektron bulunur.
Hund kuralı, bir hücrede farklı spinlere sahip yalnızca iki elektronun dizilişini açıklar. İkinci enerji seviyesinde dört elektron bulunur. Sonuç olarak, bir kimyasal elementin atomundaki elektronların dağılımı şu şekildedir: 1s22s22p2.
Elektronların alt seviyeler ve seviyeler arasında dağıtılmasına göre belirli kurallar vardır.

Pauli prensibi

Klechkovsky'nin kuralı

Enerji yörüngelerinin doldurulması, kuantum sayıları n + l'deki artışa göre gerçekleştirilir ve enerji rezervindeki artışla karakterize edilir.
Bir kalsiyum atomundaki elektronların dağılımını ele alalım.
Normal durumda elektronik formülü aşağıdaki gibidir:
Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d0 4s2.
D ve f elemanlarına ait benzer alt grupların elemanları için, daha düşük bir enerji rezervine sahip olan harici bir alt seviyeden önceki d veya f alt seviyesine bir elektronun “başarısızlığı” vardır. Benzer bir olay bakır, gümüş, platin ve altın için de tipiktir.
Bir atomdaki elektronların dağılımı, alt seviyelerin aynı spinlere sahip eşleşmemiş elektronlarla dolu olduğunu varsayar.
Ancak tüm serbest yörüngeler tek elektronlarla tamamen doldurulduktan sonra, kuantum hücreleri zıt dönüşlere sahip ikinci negatif parçacıklarla desteklenir.
Örneğin, nitrojenin uyarılmamış durumunda:
1s2 2s2 2p3.
Maddelerin özellikleri değerlik elektronlarının elektronik konfigürasyonundan etkilenir. Miktarlarına göre en yüksek ve en düşük değerlik ve kimyasal aktivite belirlenebilir. Bir element periyodik tablonun ana alt grubunda yer alıyorsa, grup numarasını harici bir enerji seviyesi oluşturmak ve oksidasyon durumunu belirlemek için kullanabilirsiniz. Örneğin beşinci grupta (ana alt grup) yer alan fosfor, beş değerlik elektronu içerir, dolayısıyla üç elektronu kabul etme veya beş parçacığı başka bir atoma bağışlama yeteneğine sahiptir.
Periyodik tablonun yan alt gruplarının tüm temsilcileri bu kuralın istisnasıdır.

Ailelerin özellikleri

Dış enerji seviyesinin yapısına bağlı olarak periyodik tablodaki tüm nötr atomlar dört aileye ayrılır:

s-elementleri birinci ve ikinci gruplarda (ana alt gruplar) bulunur; p-ailesi, grup III-VIII'de (A alt grupları); d-elementleri, grup I-VIII'den benzer alt gruplarda bulunabilir; ailesi aktinit ve lantanitlerden oluşur. Normal durumlarındaki tüm s elemanları, s alt seviyesinde değerlik elektronlarına sahiptir. p elemanları, s ve p alt düzeylerinde serbest elektronların varlığıyla karakterize edilir.
Uyarılmamış bir durumdaki D elemanları, hem son s'de hem de sondan bir önceki d alt seviyesinde değerlik elektronlarına sahiptir.

Çözüm

Bir atomdaki herhangi bir elektronun durumu, bir dizi temel sayı kullanılarak tanımlanabilir. Yapısının özelliklerine göre belli bir miktarda enerjiden söz edebiliriz. Periyodik tablodaki herhangi bir element için Hund, Klechkovsky, Pauli kuralını kullanarak nötr bir atomun konfigürasyonunu oluşturabilirsiniz.
İlk seviyelerde bulunan elektronlar, uyarılmamış durumda en küçük enerji miktarına sahiptir. Nötr bir atom ısıtıldığında, her zaman serbest elektronların sayısında bir değişikliğin eşlik ettiği ve elementin oksidasyon durumunda önemli bir değişikliğe ve kimyasal aktivitesinde bir değişikliğe yol açan bir elektron geçişi gözlenir.

Dağıtım aşağıdaki kurallarla karakterize edilir:

Pauli prensibi;

Hund kuralı;

en az enerji ilkesi ve Klechkovsky kuralı.

İle Pauli prensibi Bir atomun dört kuantum sayısının tümü aynı değere sahip iki veya daha fazla elektronu olamaz. Pauli prensibine dayanarak her enerji seviyesinin ve alt seviyenin maksimum kapasitesi belirlenebilir.

Alt düzey, ℓ	Alt seviye tanımı	Manyetik kuantum sayısı, m	Spin kuantum sayısı,s



		3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

Böylece, başına maksimum elektron sayısı:

S -alt düzey – 2,

P - alt seviye – 6,

D -alt düzey – 10,

F -alt düzey – 14.

Kuantum seviyesi n dahilinde, bir elektron, spektral analiz kullanılarak deneysel olarak belirlenen 2n 2 farklı durumun değerlerini alabilir.

Hund'un kuralı : Her alt seviyede, elektronlar maksimum sayıda serbest enerji hücresini işgal etmeye çalışır, böylece toplam dönüş en büyük değere sahip olur.

Örneğin:

doğru yanlış yanlış

3p 3:

s = +1/2+1/2+1/2=1,5 s =-1/2+1/2+1/2=0,5 s = -1/2+1/2-1/2 =-0,5

En az enerji ilkesi ve Klechkovsky kuralı: elektronlar öncelikle minimum enerjiyle kuantum yörüngelerini işgal eder. Bir atomdaki enerji rezervi, temel ve yörünge kuantum sayılarının (n + ℓ) toplamının değeriyle belirlendiğinden, elektronlar ilk önce toplamın (n + ℓ) en küçük olduğu yörüngeleri işgal eder.

Örneğin: 3d alt düzeyi için toplam (n + ℓ) n = 3, l = 2, dolayısıyla (n + ℓ) = 5; 4s alt düzeyi için: n = 4, ℓ = 0, dolayısıyla (n + ℓ) ) = 4. Bu durumda önce 4s alt düzeyi, ardından 3d alt düzeyi doldurulur.

Toplam enerji değerleri eşitse çekirdeğe en yakın olan seviye doldurulur.

Örneğin: 3d için: n = 3, ℓ = 2 , (n + ℓ) = 5 ;

4p için: n = 4, ℓ = 1, (n + ℓ) = 5.

n = 3 olduğundan < n = 4, 3d, 4 p'den daha erken elektronlarla doldurulacaktır.

Böylece, atomlardaki elektronlarla dolum seviyeleri ve alt seviyelerin sırası:

1 S 2 <2 S 2 <2 P 6 <3 S 2 <3 P 6 <4 S 2 <3 D 10 <4 P 6 <5 S 2 <4 D 10 <5 P 6 <6 S 2 <5 D 10 ≈ 4 F 14 <6 P 6 <7s 2 …..

Elektronik formüller

Elektron formülü, elektronların bir atomdaki seviyeler ve alt seviyeler arasındaki dağılımının grafiksel bir temsilidir. İki tür formül vardır:

Yazarken yalnızca iki kuantum sayısı kullanılır: n ve ℓ. Ana kuantum numarası, alt seviyenin harf tanımından önce bir sayı ile gösterilir. Yörünge kuantum sayısı s, p, d veya f harfleriyle gösterilir. Elektron sayısı üs olarak bir sayı ile gösterilir.

Örneğin: +1 H: 1s 1; +4 Be: 1s 2 2s 2 ;

2 O: 1s 2; +10 Ne: 1s 2 2s 2 2p 6;

3 Terazi: 1s 2 2s 1; +14 Si: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .

Yani sıra gözlenir

1 S 2 <2 S 2 <2 P 6 <3 S 2 <3 P 6 <4 S 2 <3 D 10 <4 P 6 <5 S 2 <4 D 10 <5 P 6 <6 S 2 <5 D 10 ≈ 4 F 14 <6 P 6 <7s 2 …..

grafiksel elektronik formül - 4 kuantum sayısının tümü kullanılır - bu, elektronların kuantum hücreleri arasındaki dağılımıdır. Ana kuantum sayısı solda gösterilmektedir, yörünge numarası aşağıdaki harfle temsil edilmektedir, manyetik sayı hücre sayısıdır ve spin sayısı okların yönüdür.

Örneğin:

8 O:…2s 2 2p 4

Grafik formülü yalnızca değerlik elektronlarını yazmak için kullanılır.

Elementlerin elektronik formüllerini dönemlere göre derlemeyi düşünelim.

İlk periyot, birinci kuantum seviyesinin ve s-alt seviyesinin tamamen elektronlarla dolu olduğu 2 element içerir (alt seviye başına maksimum elektron sayısı 2'dir):

2 O: n=1 1s 2

S-alt düzeyi en son doldurulan elementler şu şekilde sınıflandırılır: S -aile ve Çağrı yap S -elementler .

Periyot II elementleri için II kuantum seviyesi, s- ve p-alt seviyeleri doldurulmaktadır (p-alt seviyesindeki maksimum elektron sayısı 8'dir).

3 Terazi: 1s 2 2s 1; 4 Ol: 1s 2 2s 2;

5B: 1s 2 2s 2 2p1; 10 Ne: 1s 2 2s 2 2p 6

P-alt düzeyi en son doldurulan elementler şu şekilde sınıflandırılır: p-ailesi ve Çağrı yap p elemanları .

III. dönemin elemanları III kuantum seviyesini oluşturmaya başlar. Na ve Mg'de 3s alt seviyesi elektronlarla doldurulur. 13 Al'den 18 Ar'a kadar olan elementlerde 3p alt düzeyi doldurulur; 3d alt seviyesi, 4s alt seviyesinden daha yüksek bir enerji seviyesine sahip olduğundan ve III. periyodun unsurlarıyla doldurulmadığından doldurulmamış kalır.

3d alt seviyesi IV döneminin unsurlarını ve 4d - V döneminin unsurlarını (sıraya uygun olarak) doldurmaya başlar:

19K: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1; 20 Ca: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s2;

21 İğne: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4'ler 2 3 boyutlu 1 ; 25 Dakika: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4'ler 2 3 boyutlu 5 ;

33 Şu şekilde: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4'ler 2 3 boyutlu 10 4p3; 43 Tc: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4'ler 2 3 boyutlu 10 4p 6 5'ler 2 4 gün 5

D-alt düzeyi en son doldurulan elementler şu şekilde sınıflandırılır: D -aile ve Çağrı yap D -elementler .

4f ancak VI döneminin 57. elemanından sonra doldurulur:

57 La: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 5 gün 1 ;

58 Ce: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 5 gün 1 4f 1 ;

V kuantum seviyesinin elektronlar tarafından popülasyonu IV dönemine benzer şekilde ilerler. Böylece, daha önce gösterilen seviye ve alt seviye popülasyonunun elektronlara göre sırası gözlemlenir:

6s 2 5d 10 4f 14 6p 6

elektronların yeni bir kuantum düzeyinin popülasyonu her zaman s-alt düzeyiyle başlar. Belirli bir periyodun elemanları için, dış kuantum seviyesinin yalnızca s ve p alt seviyeleri elektronlar tarafından doldurulur;

d-alt düzeyinin popülasyonu I. dönem kadar gecikir; 3d alt düzeyi IV. döneme ait öğeler için doldurulur, 4d alt düzeyi V dönemine ait öğeler için doldurulur, vb.;

f alt seviyesinin elektronlar tarafından popülasyonu 2 dönem geciktirilir; 4f alt düzeyi VI döneminin öğeleriyle doldurulur, 5f alt düzeyi VII döneminin öğeleriyle doldurulur, vb.

Eğer özdeş parçacıklar aynı kuantum sayılarına sahipse, dalga fonksiyonları parçacıkların permütasyonuna göre simetriktir. Buradan aynı sisteme dahil olan iki özdeş fermiyonun aynı durumlarda olamayacağı sonucu çıkar, çünkü fermiyonlar için dalga fonksiyonu antisimetrik olmalıdır. Deneysel verileri özetleyen W. Pauli şunları oluşturdu: prensip istisnalar , Vasıtasıyla Fermiyon sistemleri doğada bulunur sadece eyaletlerde,antisimetrik dalga fonksiyonlarıyla tanımlanır(Pauli ilkesinin kuantum mekaniksel formülasyonu).

Bu konumdan, kuantum mekaniğinin oluşturulmasından önce bile kuantum teorisine (1925) dahil ettiği Pauli ilkesinin daha basit bir formülasyonu gelir: özdeş fermiyonlardan oluşan bir sistemde herhangi ikisi aynı anda olamaz aynı durumda olmak . Aynı durumdaki özdeş bozonların sayısının sınırlı olmadığını unutmayın.

Bir atomdaki elektronun durumunun bu küme tarafından benzersiz bir şekilde belirlendiğini hatırlayalım. dört kuantum sayısı :

· ana N ;

· yörünge ben genellikle bu durumlar 1 olarak belirlenir S, 2D, 3F;

manyetik();

· manyetik dönüş ().

Bir atomdaki elektronların dağılımı, bir atom için en basit haliyle formüle edilebilen Pauli ilkesine göre gerçekleşir: Aynı atom, aynı dört kuantum numarası kümesine sahip birden fazla elektrona sahip olamaz: N, ben, , :

Z (N, ben, , ) = 0 veya 1,

Nerede Z (N, ben, , ) - dört kuantum sayısı kümesiyle tanımlanan kuantum durumundaki elektronların sayısı: N, ben. Böylece Pauli ilkesi şunu belirtir: bu iki elektron ,aynı atoma bağlı anlam bakımından farklı ,en azından ,bir kuantum sayısı .

Üç kuantum sayısıyla tanımlanan durumlardaki maksimum elektron sayısı N, ben Ve M ve yalnızca elektron dönüşlerinin yöneliminde farklılık şuna eşittir:

(8.2.1)

çünkü spin kuantum sayısı yalnızca iki değer alabilir: 1/2 ve –1/2.

İki kuantum sayısıyla tanımlanan durumlardaki maksimum elektron sayısı N Ve ben:

(8.2.2)

Bu durumda elektronun yörüngesel açısal momentumunun vektörü uzayda yer alabilir (2 ben+ 1) farklı yönler (Şekil 8.1).

Temel kuantum sayısının değeriyle belirlenen durumlardaki maksimum elektron sayısı N, eşittir:

(8.2.3)

Çok elektronlu bir atomda elektronların toplanması,aynı baş kuantum sayısına sahip n,isminde elektronik kabuk veya katman .

Her kabukta elektronlar şu şekilde dağıtılır: alt kabuklar , buna karşılık gelen ben.

Uzay bölgesi,bir elektronu tespit etme olasılığının yüksek olduğu, isminde alt kabuk veya orbital . Başlıca yörünge türleri Şekil 2'de gösterilmektedir. 8.1.

Yörünge kuantum sayısı 0'dan 0'a kadar değerler aldığından alt kabuk sayısı sıra numarasına eşittir N kabuklar. Bir alt kabuktaki elektronların sayısı manyetik ve manyetik spin kuantum sayılarıyla belirlenir: belirli bir alt kabuktaki maksimum elektron sayısı ben 2(2)'ye eşittir ben+ 1). Kabuk tanımları ve elektronların kabuklar ve alt kabuklar arasındaki dağılımı Tablo'da verilmiştir. 1.

tablo 1

Ana kuantum sayısı N

Kabuk sembolü

Kabuktaki maksimum elektron sayısı

Yörünge kuantum numarası ben

Alt kabuk sembolü

Azami sayı

elektronlar

alt kabuk