Электрондардың атом ішіндегі энергетикалық деңгейлерде орналасуы(электрондық қабаттар).

Бас квант саны мен энергетикалық деңгейлер. Атомды негізінен сипаттайтын шамалардың бірі. Бор теңдеуіндегі n шамасы. Ол бүтін сандармен, не соған сай әріптермен белгіленеді:

1,2,3,4,5,6,7... K,I,M,N,O,P,Q..

Бас квант саны деп аталған бұл шамалардың негізінде атомның орбитальдарының жалпы санын, олардың радиустарын және электрондардың жылдамдығын есептеп шығаруға болатынын жоғарыда айттық. Бас квант санын білу арқылы, сол орбитадағы электронның бойындағы жалпы энергиясын, яғни кинетикалық және потенциялық энергиялардың қосындысын анықтай аламыз. Осыған орай орбитальдарды квант қабаттары немесе энергетикалық деңгейлер деп те атайды. Бірінші орбитада электрон ең аз энергияға ие болатындықтан ең тұрақты күйде болады. Бас квант санының мәні артқан сайын электронның толық энергиясының мөлшері артады. Анығырақ айтсақ, ядродан алыстаған сайын электронның жылдамдығы кемитіндіктен, кинетикалық энергиясы төмендейді де потенциялық энергиясы керісінше артады, бірақ потенциялық энергияның абсолют мәні алғашқысының екі есе үлкен, сондықтан жалпы энергия қоры көбейеді. Сутек атомының нормаль күйі (тұрақты күйі) электронның ядромен ең берік байланысқан 1-орбитальдағы күйін сипаттайды. Бұл күй электронның қозбаған күйі, яғни қозу энергиясы 0-ге тең. Ал электронды атомнан жұлып алу үшін, яғни оны бірінші орбитадан мүмкін болатынын ең соңғы орбитаға (n= ) көшіру үшін максималь энергия жұмсау қажет. Бұл кезде электронның ядромен байланыс энергиясы 0-ге теіеледі. Атом электронның жоғалтып ионға айналады: H-1e=H⁺

Қалыпты жағдайдағы (n=1) сутек атомының иондану энергиясы 13,6эВ. Екінші, үшінші т.с.с энергетикалық деңгейдегі электронды жұлып алу үшін бірінші деңгейдегіден гөрі әлдеқайда аз энергия жұмсалады, өйткені бұл энергияның шамасы бас квант санының квадратына кері пропорционал: эВ

Формуладағы «минус» таңбасы электронды ядроға жақын орбтадан алыс орбитаға ауыстыру үшін энергия жұмсалатынын көрсетеді.

Электрондардың атом ішіндегі энергетикалық деңгейлерде орналасуы(электрондық қабат)

Ядроның кулондық өрісіндегі жеке электрон күйі n, l, m_b, m_s кванттық сандарымен сипатталады. Атомда бірнеше электрон болып және бұлар әсерлесетін жағдайда да атомдағы электрон күйін бірінші жуықтауда осы кванттық сандар арқылы сипаттауға болады. Бас кванттық саны бірдей электрондар жиынтығы атомның электрондық қабатын құрайды.Aтомның әртүрлі электрондық қабаттары K,L,M,N,O,... әріптерімен белгіленеді.l мәндері бірдей электрондар атомның электрондық қабығын құрайды. l-Дің мәніне сәйкес қабықтар s,p,d,... әріптермен белгіленеді.

Атомның электрондық қабықтарының құрылысы негізіне екі ереже алынған: 1)паули принципі; 2)энергияның минимал болу ережесі; электрондардың берілген жалпы саны жағдайында атомда энергиясы ең аз күй іске асады.

Eң алдымен Паули принципіне сәйкес әр түрлі электрондық қабаттарда қанша электронның болуы мүмкін екендігін көрейік. n Және l шамалары берілгендегі электрон саны 2(2l+1)-ге тең l берілгенде m_l (2l+1) мән қабылдайды, ал әрбір m_l жағдайында m_s екі мән қабылдайды.n берілгенде l 0-ден n 1-ге дейінгі мәндер қабылдайды. Сондықтан бас кванттық саны нақты n болатын электрондардың ең көп саны (1-formula)

берілген қабатта 2n²- тан артық электрон болмайды (1кесте).

Кестеде нақты n және l мәндері бар электрондар саны және қабаттардағы электрондардың жалпы саны келтірілген.

n өскенде кулондық өрістегі электрон энергиясы да өседі. Мұны

E_n = -RhcZ²/n² (2-formula)

формуласынан көруге болады. Сонда алдымен K-қабаттағы(n=1), онан кейін L-қабаттағы (n=2) және т.б. электрондардың энергиясы минимум болады. Бұл K,L,M,… қабаттардың,K-қабаттан бастап біртіндеп жүйелі түрде толтырылуға тиіс екендігін көрсетеді. бірақ s,p,d,… күйлерінің толтырылуы қандай ретпен жүретіндігі (2-formula) формуласынан анықтауға болмайды, өйткені осы жуықтауда электрон энергиясы l-ге тәуелді емес, жүргізілген есептеулер электрондар арасындағы қосымша әсерлесуді ескергенде бұлардың энергиясы өскенде (n тұрақты болып) өсетіндігін көрсетеді. Мінсіз (идеал) схеманы құрғанда қабаттың толтырылуы l_lim=0- ден басталып lim_max=n-1- ден аяқталады деп ұйғарылады.

Сонымен атом күйлерінің электрондармен толтырудың мінсіз схемасы мына ереже бойынша тұрғызылады: әрбір жаңа қосылатын электрон n және l кванттық сандарының Паули принципі рұқсат ететін ең кіші мәндері бар күйде байланысады.

Қабаттың толтырылуы аяқталғанда инертті газ атомның электрондық конфигурациясына сәйкес келетін орнықты электрондық конфигурация түзіледі. Осыдан кейін келесі қабаттың толтырылуы басталады және де сонда бірінші элемент сілтілік металл болады. Элементтердің химиялық қасиеттері атомның сыртқы қабатындағы электрондармен анықталады.Бір қабат электрондармен толтырылған кезде оның алдындағы қабаттың толтыру реті қайталанады, сондықтан элементтердің химиялық қасиеттері бір қабаттан келесі қабатқа өткенде периодты түрде өзгереді: әрбір қабаттың толтырылуы сілтілік металдан басталады да инертті газбен аяқталып отырады.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: