' G. P. Xomchenko, I. G. Xomchenko
* Transuran elem entlar — davriy sistem ada urandan keyin joylash
Download 6.95 Mb. Pdf ko'rish
|
* 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
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
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 .
- 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.
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
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
= 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
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,
ning har qaysi qiymati uchun n2 orbitallar bo'ladi ( 2 .
-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
2
1
2 0
P 3 6
3 3 5 1 2 3j о 3 9 6
3 d 5 10
(« = 4 ) 4 4 s 1 2 4 P 3 16 6
4 d 5 10
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
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
orbital deyiladi. Ravshanki, 2s- elektronning energiyasi ancha k o 'p , shu sababli yadrodan l 5 -
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
orbitallarning fazoda qanday yo'nalganligini ko'rsatadi. Agar
orbital x o ‘qi yo‘nalishida joylashgan bo'lsa, и holda
elektronlarning x o'qi yaqinida joylashish ehtimolligi eng ko‘p bo'ladi.
a orbitallar haqida ham shu gaplami aytish mumkin. Shuni ta ’kidlab o'tish kerakki,
= 2 dan boshlab h ar qaysi energetik pog'onada uchta
orbital bo'ladi. n qiymati kattalashishi bilan elektronlar yadrodan uzoqroqda joylashgan
orbitallarni egallaydi, lekin
o'qlari bo'ylab yo'nalish doim o saqlanib qoladi.
orbital (beshta) va / - orbitallarning (ular yettita) shakli p- orbitallam ikiga qaraganda ham m urakkabroq bo'ladi. Bu yerda ular ko'rib chiqilm aydi.
A tom da elektronlarning energetik pog 'o n a va p o g 'onachalar b o 'y ich a taqsim lan ishi
(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
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
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
4/?|5s, 4
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
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
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
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 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
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
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
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:
t t Is2 2s2 2p's2p\ H
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
pog'onachada bir xil energiyali uchta orbital borligi sababli, ikkita 2
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
orbitallarning uchalasini {px, py, pz) yakka
elektronlar egallagan: p s t t t Is2 2s2 2p'x2p\2p\ n=2 w
л
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
orbitallar qaram a-qarshi spinli ikkinchi elektron bilan to 'lib boradi:
Download 6.95 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling