' G. P. Xomchenko, I. G. Xomchenko

* 

Transuran  elem entlar  —  davriy  sistem ada  urandan  keyin joylash ­

gan  kim yoviy  elem entlar  (atom   raqamlari  Z > 9 3 ) .   Hozirgi  vaqtda  14  ta 

transuran  elem ent  m a’lum.

2 .5 -§ .  Atomdagi  elektron  holatining  hozirgi 

zamon  modeli

Kimyoviy reaksiyalarda  atom  yadrosi  o ‘zgarishga  uchram aydi. 

Bunda  atom larning  elektron  qobiqlari  o'zgaradi,  kimyoviy  ele- 

m entlarning  k o ‘pchilik  xossalari  shu  elektron  qobiqlarning  tuzili­

shi  bilan  tu sh u n tirila d i.  Shuning  u ch u n   kim yoni  o ‘rganishda 

atomdagi elektronlaming holatiga va elektron qobiqlarning tuzilishiga 

doim o  katta  e ’tibor beriladi.

Atomdagi  elektronning holatini  kvant  mexanikasi  bayon  qilib 

beradi,  bu  fan  mikrozarrachalaming,  ya’ni  elementar  zarrachalar, 

atomlar,  molekulalar va atom yadrolarining  harakatlanishi  va  o'zaro 

ta ’sirini  o'rganadi.  Kvant  mexanikasidagi  tasawurlarga  ko‘ra 

mikro- 

zarrachalar  to ‘lqin  tabiatiga,  to‘lqinlar  esa  zarrachalar  xossalariga 

ega bo ‘ladi.

  Bu gap elektronga tatbiq etilganda u zarracha sifatida ham, 

to'lqin sifatida ham  bo‘ladi,  ya’ni boshqa mikrozarrachalar kabi  kor- 

puskular-to'lqin  dualizmiga  (ikki  xillikka)  ega,  deyish  mumkin.  Bir 

tom ondan,  elektronlar  zarrachalar  sifatida  bosim  beradi,  ikkinchi 

tom ondan,  harakatlanayotgan  elektronlar  oqimi  to ‘lqin  hodisalari- 

ni,  ya’ni  elektronlar  difraksiyasini  keltirib  chiqaradi.

Elektronning  atom da  harakatlanish  trayektoriyasi  b o ‘lmaydi. 

K vant  mexanikasi  elektronning  yadro  atrofidagi  fazoda  b o ‘lish 

ehtimolligini

 k o ‘rib chiqadi.  Tez harakatlanayotgan elektron yadroni 

qurshab olgan  fazoning  istalgan  qism ida bo'lishi  m um kin va uning 

turli  holatlari  muayyan  zichlikdagi  manfiy  zaryadli 

elektron  buluti 

sifatida  qaraladi.  Buni  quyidagicha  ancha  yaqqol  ta saw u r  qilish 

mumkin. Agar vaqtning juda kichik oraliqlarida elektronning ato m ­

dagi  holatini  suratga  olishga  muvaffaq  bo'linsa  (u  suratda  nuqta 

ko'rinishida  aks  etadi),  bunday  suratlarning  ko'pchiligi  ustm a- 

ust  qo'yilganda  elektron  bulut  m anzarasi  hosil  b o iu r   edi.  N uq ta-

lar  eng  ko‘p  bo'lgan joyda  bulut  eng  zich 

b o 'la d i.  M aksim al  zich lik  atom   b o 's h - 

lig'ining  ana  shu  qism ida  elektronning  eng 

ko'p bo'lish ehtimolligiga to 'g 'ri keladi. 

2

.

2

- 

rasm da  vodorod  atom i  ko'ndalang  kesim i- 

ning  kvant  mexanikasi  nuqtayi  nazaridan 

modeli  tasvirlangan.  Yadroga  yaqin  joyda 

elektron  zichlik  deyarli  nolga  teng,  ya’ni

, 

,  . 

bu yerda elektron deyarli bo'lm aydi. Y adro-

2.2-rasm. 

V odorodning 

, 

, 

, 

. 

,  , 

.  .  ...

zichligi notekis bo'lgan  dan  uzoqlashgan  sari  elektron  zichlik  ortib

elektron buluti 

boradi  va  0,053  nm   m asofada  m aksim al

qiymatiga  yetadi,  so'ngra  asta-sekin  kamayadi.  Demak,  harakatdagi 

elektronning  bo‘lish  ehtimolligi  yadrodan  0,053  nm   masofada  eng 

ko‘p  bo‘ladi  (rasmdagi  qoraroq joylar).  Elektron yadro  bilan  qancha 

puxta  bog‘langan  bo'lsa,  elektron  bulut  zaryadning  taqsimlanishi 

jihatidan shuncha zich va o ‘lchamlari shuncha kichik bo‘lishi kerak.

Y ad ro  a tr o fid a   e le k tr o n n in g   b o ‘lish i  e h tim o llig i  e n g   k o ‘p 

boMgan  fazo 

orbital*

  deyiladi.

O rbitalda  elektron  bulutning  ~ 90%  i  b o ‘ladi.  Bu  degan  so‘z 

elektron  90%  ga  yaqin  vaqtda  fazoning  ana  shu  qismida  b o ‘ladi, 

dem akdir.  A tom   orbitallarining  o ‘lcham lari  turlicha  bo'ladi.  Rav- 

shanki,  kichik  o ‘lcham li  orbitallarda  harakatlanadigan  elektronlar 

katta  o ‘lchamli  orbitallarda  harakatlanadigan  elektronlarga  qara- 

ganda yadroga kuchliroq tortiladi. 

0

‘lcham lari bir-biriga yaqin o r­

bitallarda harakatlanadigan 

elektronlar qavatlarni

 hosil  qiladi.  Elek­

tro n   qavatlar 

energetik pog'onalar

 ham   deyiladi.  Energetik  pog'o- 

nalar  yadrodan  boshlab  raqam lanadi:  1,  2,  3,  4,  5, 

6

,  7.  Ba’zan 

ular 

K,  L,  M,  N,  О,  P,  Q

  harflar  bilan  ham   belgilanadi.

Pog'onaning  tartib  raqamini  k o ‘rsatuvchi  butun  son  n  bosh 

kvant  soni  deyiladi.

  U  ana  shu  energetik  pog‘onani  egallaydigan 

elektronlarning  energiyasini  xarakterlaydi.  Birinchi  yadroga  eng 

yaqin  energetik  pog‘onadagi  elektronlarning  energiyasi  eng  kam 

b o ‘ladi.  B irinchi  p o g ‘o n ad ag i  elek tro n larg a  n isb atan   keyingi 

pog'onalardagi elektronlarning energiya zaxirasi  ko‘p bo'ladi.  Rav- 

sh an k i,  tashqi  p o g ‘o n ad ag i  e le k tro n la r  y ad ro   b ilan   b o ‘shroq 

bog‘langan  bo'ladi.

A tom da  elektronlar bilan  to'ladigan  energetik  po g'o n alar soni 

elem ent  turgan  davrning  raqam iga  teng: 

1

-davr  elem entlarining 

atom larida  — bitta energetik pog'ona,  2-davrdagilarda  —  ikkita,  3- 

davrdagilarda  — uch ta energetik pog 'o n a b o 'lad i  va  h.k.  Energetik 

p o g 'o n a d a g i  e le k tro n la rn in g   m ak sim al  so n i  p o g 'o n a   raqam i 

kvadratining  ikkiga  ko'paytirilganiga teng,  y a ’ni

N=2n2

 

(2.2)

bunda: 

N   —

  elektronlar  soni; 

n

  —  p o g 'o n a  raqam i  (yadrodan 

hisoblanganda)  yoki  bosh  kvant  soni.

(

2

.

2

) 

tenglam aga  m uvofiq,  yadroga  eng  yaqin  birinchi  ener­

getik  p o g'onada  k o 'p i  bilan  ikkita  elektron, 

2

-p o g 'o n ad a  —  ko'pi 

bilan 

8

  ta,  3-pog'onada  —  k o 'p i  bilan  18  ta,  4 -p o g 'o n ad a  ko'pi 

bilan  32  ta  elektron  b o'lishi  m um kin.

*  Bu termin  1962-yilda  „orbita"  termini o'm iga qabul qilingan.

2 .6 -§ .  Atomlar  elektron  qobiqlarining  tuzilishi

Endi  alohida  olingan  elektron  pog‘onaning  (qavatning)  tuzi- 

lishini ko ‘rib chiqamiz.  Bosh kvant sonining 

n

= 2  qiym atidan bosh- 

lab  energetik  pog'onalar  (qavatlar)  yadro  bilan  bog'lanish  en er­

giyasi  jih a tid a n   b ir -b irid a n   farq  q ila d ig a n   p o g 'o n a c h a la rg a  

(qavatchalarga)  bo'linadi.  P og 'onachalar soni bosh  kvant sonining 

qiym atiga  teng,  lekin  to 'rtta d a n   oshmaydi: 

1

-p o g ‘onada  bitta  po- 

g 'o n ach a,  2-pog‘onada  —  ikkita,  3-pog‘onada  —  uchta,  4-p o g 'o - 

n ada  —  to 'rtta   pog 'o nach a  bo'ladi.  Pog‘onachalar,  o ‘z  navbatida, 

orbitallardan  tarkib  topadi.  P og'onachalarni  lotin  harflari  bilan 

belgilash  qabul  qilingan:

s—

  har qaysi  energetik pog'onaning yadroga  eng yaqin birinchi 

p o g 'o n ach asi;  u  b itta 

s-

  o rb itald an   tarkib  to pgan, 

p-

  ikkinchi 

p o g 'o n a c h a ,  u c h ta   p -

 

o rb ita ld a n   tark ib   to p g a n ;  d-

 

u c h in c h i 

p o g 'o n acha,  u  beshta  d-

 

orbitaldan  tarkib  topadi;  / —  to ‘rtinchi 

pog‘onacha  bo‘lib,  unda  yettita / -  orbital  bo'ladi.  Shunday  qilib, 

n 

ning  har  qaysi  qiymati  uchun 

n2

  orbitallar  bo'ladi  (

2

.

1

-jadval).

2.1-jadval.

  Bosh  kvant  soni,  orbitallaming  turi  va  soni  hamda 

pog‘onacha  va  pog‘onalardagi  elektronlarning  maksimal  soni

Energe­

tik

pog'ona,

n

P og'o- 

nachalar 

soni 

n

 ga 

teng

O rbi­

tallar

Orbitallar  soni

Elektronlarning 

m aksim al  soni

p og'o-

nacha-

da

p o g ‘onada 

« 2ga  teng

p og‘o -

nacha-

da

p og'o-

nada

K ( n =

 

1

)

1

1

 

s

1

1

2

2

L  (n=2)

2

2 s

1

4

2

0

2 

P

3

6

M( n=3 )

3

3 5

1

2

3j

о

3

9

6

18

3 d

5

10

N

 (« = 4 )

4

4 s

1

2

4 

P

3

16

6

32

4 

d

5

10

4 /

7

14

Elektrgetik 

Ppog 'опа- 

pog ‘onalar 

chalar

У

2.3- rasm. Energetik pog'onalar- 

ning pog'onachalarga bo'linish 

sxemasi.

2.4- rasm. s- elektron 

orbitalning shakli.

H ar  qaysi  orbitalda  ko'pi  bilan  ikkita  elektron  bo'lishi  m u m ­

kin 

(Pauli prinsipi).

 Agar orbitalda bitta elektron bo'lsa, u 

juftlashma- 

gan

  elektron,  agar  ikkita  bo'lsa  — 

juftlashgan

  elektron  deyiladi. 

Pauli  prinsipi 

N=2n

2

  form ulani  tu sh u n tirib  beradi.  H aqiqatan 

ham ,  agar  masalan,  uchinchi  pog'onada 

(n=

3)  32=9  orbital,  har 

qaysi  orbitalda esa 

2

 tadan elektron b o 'lsa,  u  holda elektronlarning 

maksimal  soni  2-32=18  bo'ladi.

2

.

1

-jad v al  dastlabki  to 'rtta   p o g 'o n a  u ch u n   bosh  kvant  soni 

n 

ning  p o g 'o n a c h a la r  so n i,  o rb ita lla rn in g   tu ri  va  soni  h am d a 

po g 'o n ach a  va  pog'onadagi  elektronlarning  maksimal  soni  bilan 

b o g 'liqligi  k o 'rsatilg an ;  2 .3 -ra sm d a  en erg etik   p o g 'o n a la rn in g  

pog'onachalarga  bo 'linish  sxemasi  berilgan.  Jadvaldan  ko 'rinib  

turibdiki,  atom dagi  elektronlarni  tavsiflash  uchu n  elektron  p o g 'o ­

naning  nom erini  va  orbitallarning  turlarini  bilish  lozim.  Turli  xil 

orbitallarning  (bulutlarning)  shaklini  bilish  m uhim .  Bu  m ole- 

kulalarning  strukturasini  o'rganishda  kerak  bo'ladi.

N azariy  m a ’lum otlarga  muvofiq 

5

-orbital  sferik  sim m etriyali, 

ya’ni shar shaklida bo'ladi.  Bunga vodorod atom ining orbitali, 

n=

 1 

misol  b o 'la  oladi  (2.4-rasm ).  Bunday  orbital 

5

-orbital  deyiladi. 

s- 

orbitaldagi  elektron  5-elektron  deyiladi.

2

-energetik  pog'onada 

(N=2)

  to 'r tta   orbital  b o'lad i,  ulardan 

bittasi  sferik  sim m etriyaga  ega.  U 

2s-

  orbital  deyiladi.  Ravshanki, 

2s-

  elektronning  energiyasi  ancha  k o 'p ,  shu  sababli  yadrodan  l

5

- 

elektronga qaraganda uzoqroq  m asofada bo'ladi.  U m um an, 

n

 ning 

h ar  qaysi  qiymati  uch un   bitta  sferik  sim m etrik  orbital  bo'ladi.

Р

х

 

Р

у

 

Р2

2.5- rasm. 

р-

 elektron orbitallarning shakli va joylashishi.

p-orbital  gantel  yoki  hajmiy  sakkizlik  shaklida  bo 'lad i  (2.5- 

rasm).  A tom da  uchala 

p-

  orbitallar  o ‘zaro  p eф en d ik u lar joylash­

gan.  U lar  fazoviy  koordinatalarning  o 'q lari  bo'ylab  yo'nalgan, 

shu  sababli ulam i  k o 'p in ch a 

px, py

  va p z-orbitallar deb belgilanadi. 

Bunday  belgilash 

p-

  orbitallarning  fazoda  qanday  yo'nalganligini 

ko'rsatadi.  Agar 

p -

  orbital 

x

 o ‘qi yo‘nalishida joylashgan  bo'lsa,  и 

holda 

p -

  elektronlarning 

x

  o'qi  yaqinida joylashish  ehtimolligi  eng 

ko‘p bo'ladi. 

p v

a orbitallar haqida ham shu gaplami aytish  mumkin.

Shuni  ta ’kidlab  o'tish   kerakki, 

n

= 2  dan  boshlab  h ar  qaysi 

energetik pog'onada uchta 

p-

 orbital bo'ladi. 

n

 qiymati kattalashishi 

bilan  elektronlar  yadrodan  uzoqroqda  joylashgan 

p-

  orbitallarni 

egallaydi,  lekin 

x,  y,  z

  o'qlari  bo'ylab  yo'nalish  doim o  saqlanib 

qoladi.

d-

 orbital  (beshta)  va  / -   orbitallarning  (ular  yettita)  shakli 

p-

  orbitallam ikiga  qaraganda  ham   m urakkabroq  bo'ladi.  Bu  yerda 

ular  ko'rib  chiqilm aydi.

2 .7 -§ .  Elektron  formulalar

A tom da  elektronlarning  energetik  pog 'o n a  va  p o g 'onachalar 

b o 'y ich a  taqsim lan ishi 

elektron  formulalar

  (konfiguratsiyalar) 

ko'rinishida tasvirlanadi.  U lar qanday tuzilishini  ko'rsatib o'tam iz.

Atomdagi  har qaysi  elektron  eng  kam  energiyali,  uning  yadro  bilan 

puxta bog'lanishiga muvofiq keladigan erkin  orbitalni  egallaydi 

(eng kam 

energiya  prinsipi).

  Elementning  tartib  raqami  ortishi  bilan  elektronlar 

orbital  va  pog'onalarni  ularning  energiyasi  ortishi  tartibida  to'ldiradi: 

pog'onalar  birinchidan  yettinchiga  tomon,  pog'onachalar  esa 

s —  p

 — 

d

 —/  tartibida to'lib boradi.  Energiyaning ortib borish tartibi tajriba yo'li 

bilan aniqlangan.  U 

energiya shkalasi

 deyiladi.  Bu shkalaga muvofiq davriy 

sistema  elementlarining  atomlarida  orbitallarning  elektronlar  bilan  ket- 

ma-ket to'lish  qatori  tuziladi.  Bu  qatorda  davrlar vertikal  chiziqlar bilan 

ajratilgan va tepasida rim raqamlari bilan belgilab qo'yilgan:

1 2  

3 

4 

5 

6

 

7

1^|2s1, 2/?|3s, 

3p\As,

 3

d

 4/?|5s,  4

d,

  5 p |6 s,  4 / ,  5d,  6/?|7s, 5 / ,  

6 d, 7p

Eng kam energiyali orbital — bu  ls-orbitaldir.  Vodorod atom ida 

bu  orbitalni  uning  yagona  elektroni  egallagan.  Shu  sababli  vodo­

rod  atom ining  elektron  form ulasi  (yoki  elektron  konfiguratsiyasi) 

Is

1

  k o ‘rinishida bo'ladi*.

Bitta  orbitalda  ikkita elektron bo 'lishi mumkinligi sababli geliy 

atom ining ikkala elektroni 

1

 s-orbitalda joylashadi.  Binobarin,  geliy- 

ning  elektron  formulasi  Is2.  H e  ning  elektron  qobig'i  tugallangan 

va ju d a  barqaror,  bu  nodir  gaz.

2

-davr  elem entlarida  Z -p o g 'o n a  (n =

2)

  to 'lib   boradi,  bunda 

dastlab 

5

-  pog'onachaning orbitali,  so'ngra 

p-

 pog'onachaning uchta 

orbitali  to'ladi.  Li  atom idagi  uch in ch i  elektron  2s-  orbitalda joy- 

lashadi.  Li  ning  elektron  form ulasi  Is

2

  2s

1

  bo'ladi.  2s

1

  elektron  Is 

elektronlarga qaraganda atom yadrosi bilan ancha bo'sh bog'langan, 

shu  sababli  litiy  atom i  bu  elektronini  oson  yo'qotib,  L i+  ionini 

hosil  qilishi  m um kin.

4Be  atom ida  ham   to 'rtin ch i  elektron 

2s-

  orbitalda joylashadi: 

ls

2

2s2.  Be da ikkita 2s- elektron boshqa elektronlariga qaraganda oson 

ajralib,  Be2+  ionini  hosil  qiladi.

2s-  orbital to'lganligi  sababli  bor B

5

  atom ida beshinchi  elektron 

2p-

 orbitalni  egallaydi.  Bor  atom ining  elektron  formulasi:  ls

2

2s

2

p l.

S hundan  keyin  C,  N ,  O,  F   atom larida  2

p-

  orbitallar  to 'lib  

boradi,  N e atom ida ular batam om  to'ladi.  Shu elem entlar atom lari­

ning  elektron  form ulalarini  yozamiz:

6

C l s

2

2 s

2

2 p 2;  7N  

l s 22s22 p 3;

  80   1s

2

2s

2

2 p 4 ;

9F  ls

2

2 s

2

2/>5;  ,0N e  I s

2

2 s

2

2 p 6

3-  davr  e lem en tlarid a n   boshlab  a to m la rd a   u ch in ch i 

M- 

p o g 'o n an in g   to 'lish i  boshlanadi,  bu  p o g 'o n a  3s-,  3

p-

 

va 

3d- 

pog'onachalardan  tarkib  topgan.  M asalan,

I , Na  I s

2

2 s

2

2 p 6

3 s 1; 

17

C1  l s

2

2 s

2

2 p

6

3 s

2

3 p

5

A to m la rd a   e le k tro n la rn in g   ta q sim la n is h i  tasv irlan ad ig an  

form ulalarda  b a ’zan  faqat  har  qaysi  energetik  pog'onadagi  elek­

tro n lar  sonigina  ko'rsatiladi.  Bu  holda  u lar  shunday yoziladi:

* 

Bu yozuvda oldingi son — pog'ona nomeri,  harf bilan pog'onacha 

(orbital turi) belgilanadi, o‘ng tomonda yuqoridagi indeks — pog'onachadagi 

elektronlar soni  ekanligini  eslatib  o'tamiz.

Elektron  formulalarni  yozishda elektronning  „sakrashini“  e’tiborga 

olish  kerak.  Masalan,  xromning elektron formulasil  s

22

j

22

p

63523

p

63

^

4

s

2

 bo'­

lishi  kerak.  Lekin xrom  atomining tashqi pog'onasida ikkita  emas,  balki 

bitta elektron bor —  ikkinchi elektron tashqaridan uchinchi pog'onaning 

d-

 pog'onachasiga „sakrab tushgan".  Bu holda xrom atomida elektronlam- 

ing joylashuvi shunday bo'ladi:  l j 22522/j63523p63c?54s'. Nb,  M ova  boshqa 

elementlarda ham xuddi shunga o'xshash ahvol kuzatiladi.  Pd da elektron­

lar pog'onalar bo'yicha shunday taqsimlanadi;  2.8.18.18.0  (bu  yerda be­

shinchi energetik pog'ona umuman bo'lmaydi  —  ikkala elektron qo'shni 

pog'onaga „sakrab tushgan"  yoki „ko'chib o'tgan" bo'ladi).

Elektron  qobiqlarning  tuzilishi,  ko'pincha,  energetik,  bosh- 

qacha aytganda kvant yacheykalar yordam ida tasvirlanadi  — bular 

grafik  elektron  formulalar

  deyiladi.  H ar  b ir  shunday  yacheyka 

katakcha bilan belgilanadi:  katakcha — orbital,  strelka —  elektron, 

strelkaning  yo'nalishi  —  spinning*  yo'nalishi,  bo 'sh  katakcha  — 

bo'sh  orbital,  bu  bo'sh joyni  qo'zg'atilgan  elektron  egallashi  m um ­

kin.  Pauli prinsipiga ko'ra katakchada bitta yoki ikkita elektron bo'lishi 

m um kin  (agar  ikkita  elektron  bo'lsa,  ular  juftlashgan  bo'ladi).

M isol  tariq asid a   u g le ro d   ato m id a   e le k tro n la rn in g   k vant 

yacheykalar  bo'yicha  taqsim lanish  sxemasini  keltiramiz:

p

s

t

t

Is2 2s2 2p's2p\

H

p*

p,

p.

6C

n=l

Pog'onachadagi  orbitallar  quyidagicha  to 'lib   boradi:  dastlab 

bir  xil  spinli  bittadan  elektron,  so'ngra  qaram a-qarshi  spinli  ik­

kinchi elektron joylashadi. 

2

p-

  pog'onachada bir xil energiyali  uchta 

orbital  borligi  sababli,  ikkita 

2

p-

  elektrondan  har  biri  bittadan 

orbitalni egallaydi  (m asalan, 

px

 va 

p

  ).  Bitta orbital 

(pJ

  b o 'sh   qola- 

di.  Uglerod atom ida  ikkita juftlashm agan  elektron  bor.  Sxem aning

*Spin  (inglizchadan  tarjima  qilinganda  ,.urchuq“  degan  ma’noni 

bildiradi)ni soddalashtirilgan holda elektronning o'z o‘qi atrofida soat mili 

bo'ylab va unga teskari yo'nalishda aylanishi sifatida tasawur qilish mumkin. 

Qarama-qarshi  spinli 

elektronlar juftlashgan  elektronlar  deyiladi.

o ‘ng tom onida elektron form ulada elektronlarning 

p x

 va 

p  -

 orbital­

larda  joylashuvi  batafsil  yozib  ko'rsatilgan.  Bunday  yozuv  ham  

k o ‘p  q o ‘llaniladi.

Azot  atom ida  2

p-

  orbitallarning  uchalasini 

{px,  py,  pz)

  yakka 

elektronlar  egallagan:

p

s

t

t t

Is2 2s2 2p'x2p\2p\

n=2

w

p*

л

r.

D em ak,  azot  atom ida  uchta  juftlashm agan  elektron  bor.  Bu 

m ukam m al  yozilgan  elektron  form ulada  ham   (sxem aning  o ‘ng 

tom onida)  aks  ettirilgan.

Kislorod  atom idan  boshlab  2

p-

  orbitallar qaram a-qarshi  spinli 

ikkinchi  elektron  bilan  to 'lib   boradi:

n = 2

n = l