Kvant sonlar haqida
To'lqin funksiyasining qabul qiladigan qiymatlarini cheklovchi to‘rtta kattalik kvant sonlar deb yuritiladi. Bu sonlar vositasida atomdagi elektronlar holatini ifodalash mumkin. Ularni birma-bir ko‘rib chiqamiz.
Bosh kvant son
Bosh kvant son — n ma’lum tartibda joylashgan energetik pog‘onalaming tartib raqamini ifodalaydi va uning qabul qiladigan qiymatlari butun ratsional raqamlar ketma-ketligidan iborat:
n —1, 2, 3, 4, 5, 6 .....
K, L, M, N, O, P
Atomdagi elektronlar bosh kvant soni bilan xarakterlanadi va u energetik pog'ona deb yuritiladi (energetik pog'onalar, ularning ragam va lotin alifbosining bosh harflari bilan ifodalanadi).
Elektronlar joylashgan orbitallarning bosh kvant son qiymati ortib borgan sari orbitaldagi elektron bilan yadro orasidagi masofa (atomning orbital radiusi) ortib boradi va shu bilan birga, Kulon qoidasiga binoan, yadro bilan elektronning tortishish energiyasi kamayadi. Bosh kvant son qiymati qancha kichik bo‘lsa, ayni pog‘onachalarda elektronlarning yadro bilan bog‘lanish energiyasi shuncha katta bo'ladi, n qiymati ortgan sari elektronning xususiy energiyasi tobora orta boradi. Yadroga yaqin pog‘onada joylashgan elektronni tashqaridan qo‘shimcha energiya (temperatura, elektr razryad va boshqalar) sarflab, bosh kvant soni kattaroq bo‘lgan pog‘onalarga {atomning qo‘zg ‘algan holatiga) o‘tkazish mumkin.
Elektron qo‘shimcha energiya qabul qilib n qiymati kattaroq bo‘lgan pog‘onaga kо‘chadi, bunda elektronning xususiy energiyasi ortadi, lekin uning yadro bilan bog‘lanish energiyasi kamayadi. Energiya miqdori katta bo‘lsa, elektron atomdan chiqib ketadi va ionlangan holatga o‘tadi. Yuqori energetik holatga o‘tgan elektron bo‘sh qolgan kichik raqamli pog‘onaga qaytib o‘tganda atom oldin yutilgan energiyani yorug'lik nuri ko‘rinishida (atom spektrini hosil qilib) atrofga sochadi va shunda elektron asosiy
holatga qaytib keladi (qo‘zg‘algan holatning davom etish davri ~ 10~8 s)
Har bir bosh kvant son (pog‘ona) uchun uning qiym atiga teng bo‘lgan miqdorda pog‘onacha va n² qiymatga teng bo‘lgan miqdorda orbitallar bo'ladi. Energetik pog‘onalarni tashkil etuvchi pog‘onachalar, orbitallar xillari va sonlari orbital kvant soni yordamida aniqlanadi.
Mavzuga doir maqolalar
Elektron qavatlarning elektronlar bilan to‘lib borishi
D. I. Mendeleyevning davriy qonuni va elementlar davriy jadvali
D. I. Mendeleyevning davriy qonuni va elementlar davriy jadvali
Orbital kvant son
Orbital kvant son — l bosh kvant son bilan quyidagicha bog‘langan:
a) l ning qabul qiladigan qiymatlar soni har bir pog‘ona uchun noldan boshlanib, ayni pog‘onaning raqam qiymatidan bitta kichik bo‘lgan raqamlar oralig‘idagi kattaliklar (bosh kvant soniga teng bo‘lgan) soniga teng bo‘ladi. Pog‘onachalar raqamlar bilan, ko‘pincha esa lotin alifbosining kichik harflari bilan:
l= 0 bo‘lsa, s — harfi bilan,
l = 1 bo‘lsa, p — harfi bilan,
l= 2 , 3, 4... bog'lganda d , f g — harflari bilan ifodalanadi
Orbital kvant sonning bunday belgilari bir vaqtning o‘zida pog‘onacha tarkibiga kiruvchi orbitallar shaklini ham ifodalaydi. n bilan l orasidagi munosabat quyidagi jadvalda aks ettirilgan:
Bu jadvalda atomlardagi oltita elektron pog‘onalar strukturasi keltirilgan.
Bosh kvant sonlari turli bo‘lgan s-pog‘onachaga tegishli elektron orbitallarning ko‘rinishi markazi yadroda joylashgan konsentrik sfera shaklida ( 1-rasm) bo‘lib, bosh kvant sonning qiymati ortib borgan sari unga taalluqli bo‘lgan 5-pog‘onachaning ko‘lami ham ortib boradi, ya’ni elektron buluti zichligi maksimal bo‘lgan fazo chegarasi yadrodan uzoqlashib boradi. Pog‘onani tashkil etuvchi pog'onachalar elektron orbitallar deb yuritiladi. Orbital kvant sonning turli raqamli qiymatlari uchun turli shakldagi orbitallar taalluqli.
Magnit kvant son
Magnit kvant son — m elektron orbitallarning fazoviy holatini ifodalaydi. Har bir orbital kvant son ( l) ga tegishli bo‘lgan magnit kvant sonning qabul qiladigan qiymatlari soni (boshqacha aytganda, har bir pog‘onachalarning necha xil fazoviy holatda bo‘lishini aks ettiruvchi raqam) m =2l+1 ga teng bo‘ladi, lekin har bir energetik pog‘onachalardagi orbitallarga tegishli magnit kvant sonning qiymati +l, + (l-1 ), ..., 0, . . . - ( l - 1), - l chegarasida bo‘ladi; boshqacha aytganda, m ning maksimal qiymati l ning musbat va manfiy qiymatiga teng bo‘ladi.
Magnit kvant sonning qabul qiladigan qiymatlar soni ayni pog‘onachadagi orbitallar soniga teng. ns-pog‘onachalar qaysi pog‘onaga taalluqli bo‘lmasin, ulardagi s- orbitallar faqat bitta, np-pog'onachalarda 3 tadan p-orbitallar, nd-pog‘onachalarda 5 tadan d-orbitallar bo‘ladi va hokazo.
p-orbitallarning uch xil bolishi o ‘zaro 90° burchak ostida joylashgan fazoviy koordinata o ‘qlari 3-rasmda ko‘rsatilgan. Xuddi shunday vaziyat d- va f-orbitallarga ham taalluqli (d-orbitallarning fazoviy holatlari ham shu rasmda keltirilgan)
Har bir qobiqchada qancha orbital bo‘lmasin, ular bir-biridan faqat fazoviy holati jihatidan farq qiladi, ularning energetik farqlari yo‘q. Atomdagi elektronlarning energetik farqlari faqat n- va l-qiymatlar orqali yuzaga kelib chiqadi.
Yuqorida uchta kvant soni yordamida atomdagi elektronlarning yadrodan qanday uzoqlikda va qanday energetik xususiyatga ega bo'lishini (n), elektron harakat qiladigan orbitallarning xillari va sonlarini (l), shu orbitallarning fazoviy holatlari qanday ekanligini aks ettiruvchi (m) kvant sonlarni kо‘rib chiqdik. Ularning hammasi faqat elektron orbitallami tavsiflovchi kattaliklardir, ular elektronlarga xos xususiyatlami aks ettirmaydi.
Bu xususiyatlar to‘rtinchi kvant son — spin kvant son orqali ifodalanadi.
Spin kvant son
Spin kvant son — s-elektronning o‘z o‘qi atrofida aylanishini ifodalaydi. Elektronning shaxsiy harakat momenti miqdorining tanlangan o ‘qqa bo‘lgan proeksiyasi spin kvant son deb ataladi.
Spin kvant sonining qiymati faqat ikki xil + 1/2 yoki - 1 / 2 bo‘lishi mumkin, bu holat qarama-qarshi yo‘nalgan strelka ↓ yoki ↑ yordamida ifodalanadi.
Agar ikkita elektronning spini bir yo‘nalishda bo‘lsa, ular parallel spinli, qarama-qarshi yo‘nalishga ega bo‘lsa antparallel spinli elektronlar bo‘ladi. Elektron joylashadigan atom orbitallami yacheykalar — □(s-orbital), □□□(p- orbitallar), □□□□ (d- orbitallar) ko‘rinishida yoki bazan gorizontal chiziqlar —, va ———, ———— ko‘rinishida ham tasvirlanadi. Ya’ni, agar har bir orbitalda bittadan elektron bo'lsa, yuqoridagi s-, p- va d-orbital quyidagicha tasvirlanadi (yarim to‘lgan orbitallar holida): ↑, ↑↑↑ va ↑↑↑↑ ular uchun to ‘la to ‘lgan vaziyat uchun ↑↓ , ↑↓ ↑↓ ↑↓ da bo'ladi.