Kimyoviy element!


Download 1.2 Mb.

bet6/14
Sana15.05.2019
Hajmi1.2 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

atom  birliklari  deb  yuritiladi.
Atom  birliklaridan  foydalanib  bitta  elektron  uchun  Shredinger  tenglamasini  qu- 
yidagicha  yozish  mumkin:
■ip 
djp^ \
lr
2
 
dy2 
dz2  J
+U(p = E(p
(2.41a)
Bu  yerda:  U 
potensial  energiya,  E 
umumiy  energiya,  x,  y, z -   koordinatalar.
43

DilTerensial  to‘lqin  tenglamasida  kvant  mexanikasi  tushunchasi  umumiy  tn- 
shunchalardan  keskin  farq  qiladi.  Kvant  mexanikasi  zarrachalaming  trayekloriyasi, 
koordinatalari  va  ma’lum  bir  holatdagi  tezliklar  tushunchasini  ifodalamasdan,  balki 
zarrachalami  bo‘la olish ehtimolligini  ko‘rsatadi.  Lekin  kvant mexanikasida zarracha- 
larning  impuls  momenti,  energiyasi  va  massa  miqdorlari  saqlanib  qolgan.
Kvant  mexanikasidagi  asosiy  holatlardan  bin  Geyzenberg  tomonidan  kashf  qi- 
lingan  noaniqlik  prinsipidir.  Bu  prinsipga  muvofiq  bir  vaqtning  o ‘zida  zarrachalar- 
ning  holatini  va  uning  impulsi  P  =  mv ni  bir-biriga  nisbatan  aniqlab  boimaydi. Agar 
zarrachalaming  turgan  o ‘mi  (koordinatalari)  qanchalik  aniq  oMchansa,  shunchalik 
uning  impulsi  noaniq  yoki  aksincha,  qanchalik  impuls  aniq  bo‘lsa,  shunchalik 
ularming  joylashgan  o‘mi  noaniq  boMadi.  U  holda  noaniqlik  nisbatlari  quyidagi 
ko'rinishga  ega  bo'ladi:
AX- APx >  h 
(2.42)
Yoki
AX-AVx > ^  
(2.43)
bu  yerda  AX  -   zarrachalaming  noaniqlik  holatlari  (ya’ni,  kuzatilayotgan  vaqtdagi 
 o‘qidagi  joylashgan  o'm i),  APx  va  APx  va  A V x -X  o‘qi  bo‘yicha  zarrachalaming 
tezligi  va  impulslari  noaniqlik  miqdorlari.
Xuddi  shunga  o'xshash  nisbatlami  у va г  0 ‘qlari  bo‘yicha  ham  yozishimiz  mum- 
kin.  Bunday  noaniqlik  nisbatlari  ko'pgina  hodisalami  oson  izohlab beradi.  Bunga  mi- 
sol  qilib  vodorod  atomidagi  elektron  harakatining  noaniqlik  darajasini  Ko‘rib  chiqa- 
miz.  Agar  elektron  harakati  r 
radius  ichida  sodir  bo'ladi  deb  hisoblasak,  u  holda 
noaniq  harakati  r ga  teng deb  qabul  qilinishi  mumkin.
E ,e
2.12-rasm.  Elektronning energiyasi  bilan  harakatlana  oladigan  radiusi  orasidagi  bog'lanish.
Bu  yerda  yuqoridagi  tenglamaga asosan  elektron  minimal  noaniqligi  APnm  elek­
tron  impulsi  P ga teng bo‘lgan holatda A X ' APx > h ga baravar deb olishimiz mumkin 
(2.42).  Bizga  ma’lumki  impuls  qiymati  noaniqlik  qiymatidan  kichik  bo‘lishi  mumkin 
emas.  Shuning  uchun  impulsning  minimal  qiymati  quyidagiga  teng  boMadi:
44

(2.44)
Г
Elektron energiyasi 
qiymat asosida hosil bo'lean kinetik energiya bilan yadro-
2me
dan  r -  masofada  mavjud  boMgan    potensial  energiya  yig'indisiga  teng  boMadi.  Bu
holda  vodorod  atomidagi  elektronning  umumiy  energiyasi  E  quyidagi  qiymatga  teng 
bo‘ladi:
E=
(2.45)
Elektronning umumiy energiyasi £  bilan radiusi rorasidagi bog'lanish 2.12-rasmda 
ko‘rsatilgan.  Rasmdan  ko'rinadiki,  E  minimal  qiymatga  ega  boMganda  r  qivmatini 
oson  topishimiz  mumkin,  chunki  minimum  nuqtasida  d  —  0  ga  teng  bo'ladi.  Yuqori- 
dagi  tenglamani  differensiallab,
Tenglamadan  h2
+  e 2=0
ni  hosil  qilamiz.
R =
boMadi.
(2.46)
Topilgan  ro  qiymatini  (2.45)  tenglamaga  qo'yib.  vodorod  atomidagi  elektronning 
minimal  energiya  qiymatini  topishimiz  mumkin:
(2.47)
Olingan  natijalar chuqur ma'noga ega.  Klassik tasavvurlarga asosan elektron yad- 
roga  qulab  tushgan  vaqtda  uning  energiyasi  minimal  qiymatga  ega  bo'ladi.  Lekin 
kvant  mehanikasi  elektronning  tinch  holatdagi  emas,  balki  ru  bo'lgan  chegaradagi 
energiyasi  minimal  qiymatga  ega  ekanligini  ko^rsatadi.  Bunday  holatda  esa  by  che- 
gara  ichida  elektronning  aniq  holatini  tavsivlash  mumkin  emas.
Shuning  uchun,  r < r Q bo'lganda  elektron  energiyasi  ortib  boradi.  (2.46)  va (2.47) 
tenglamalarni  tenglashtirib  r0  ning  qiymati  birinchi  orbita  radiusi  qiymatiga  teng 
ekanligini  ko'rishimiz  mumkin  (2. 12-rasm).
(2.47) 
va  (2.21)  tenglamalarni  taqqoslab  esa  noaniqlik  nisbati  asosida  topilgan 
E ning  qiymati  Bor  nazariyasida  ko'rsatilgan  va  vodorod  spektrini  tekshirish  nati- 
jasida  topilgan  vodorod  atomidagi  elektronning  minimal  qiymatiga  mos  kelishi 
aniqlangan.
Yuqorida  keltirilgan  xulosalar  taxminiydir,  chunki  elektronning  atomdagi  haraka- 
tini  aniq  sfera  bo'ylab  chegaralab  bo'lmaydi.  Shunga  qaramasdan  bu  xulosalar,  elek-
45

tron nima uchun yadroga qulab tushmasligi va uning energiyasi minimal  qiymatga ega 
ekanligini  izohlab  berishda  katta  ahamiyatga  ega.  Vodorod  atomi  uchun  Shredinger 
tenglamasi  yechilganda  ham  xuddi  shunday  natijalar  olinishi  mumkin.  Lekin  buning 
uchun  murakkab  elektron  hisoblash  mashinalaridan  foydalanish  talab  etiladi.
2.9. 
VODOROD  ATOMINING  TUZILISHINI 
KVANT-MEXANIK  INAZARIYA  ASOSIDA TUSHUNTIRISH
Vodorod  atomi  juda  sodda  tuzilgan  boiib,  uning  yadro  maydonida  bittagina 
elektron  harakatlanadi.  Bunday  holatda  Shredinger  tenglamasiga  muvofiq  potensial 
energiya  U funksiyasi  quyidagi  ko'rinishga  ega  boiadi:
(2.48) 
tenglamaning  yechimi  murakkab  matematik  masala  bo‘lgani  sababli  uni 
bu  yerda  ko‘rib  chiqish  imkoni  yo‘q.  Shuning  uchun  tenglama  yechimining  asosiy 
xossalari  va fizik  ma’nolarinigina  belgilab chiqamiz.  Bunday  masaladagi  elektron  ha- 
rakatini  markazi  atom  yadrosiga  mos  keladigan  qutblangan  sistema  koordinatalarida 
kuzatish  birmuncha  qulay  (2.13-rasm).
Agar,  to‘g ‘ri  burchakli  sistema  koordinatalarida  zarrachalarning  holati  x, у   va  z 
bilan  berilsa,  qutblangan  sistemada  vektor  radius  r  -   (markazdan  olingan  masofa) 
burchagi  (kenglik  burchagi) va ф bilan  belgilanadi.  Rasmdan  ko'rinib turibdiki, qutbli 
koordinatalar  to‘g ‘ri  burchakli  koordinatalar bilan  quyidagi  nisbatda  bog‘langan:
(2.48)
Z
X
2.13-rasm.  Qutb  koordinatalar sistemasi.
x -  r • sinOcostp 
у  -  г - sinGcostp 
 — r • coscp
(2.49)
46

U  holda  ф -  funksiyasini  faqatgina  bitta  argumentga bog‘liq  bolgan  uch  funksiya 
ko“paytmasi  deb  olish  mumkin:

  0,  (p)-R{r)OOF(
R(r)  toiqin  funksiyasining  radial  qismi,  0(0)Р(ф)  ko'paytma esa  L ning  burchak 
qismi  deb  ataladi.
Uchinchi  darajali  ifodaning  hosil  boMishi,  butun  sonli  qiymatlarga  ega  bo'lgan 
masalani  yechishda  uchta  miqdorning  hosil  boMishiga,  ya’ni  uchta  kvant  sonining 
hosil  bo‘lishiga  olib  keladi  va  n,  L  m  harflari  bilan  belgilanadi.  Bu  miqdorlar  toMqin 
funksiyasini  tashkil  qilgan  radial  va  burchaksimon  miqdorlami  ifodalaydi.  Umumiy 
ko‘rinishda  vodorod  atomi  uchun  Shredinger  tenglamasini  yechish  natijalari  qu- 
yidagicha  ifodalanadi:
R(r)  -  /,(« , 1);  0 f0 )  - f 2 {lm);  F(
 
(2.50)
Kvant  sonlar n,  l,  m  va  /?/ ,  esa  quyidagi  qiymatlarga  ega  boiadi:
1,2,  3 ,4 ,  5,
1  =   0,  +1,  +2,  +3,  +4,  ...,  (n — 1) 
m  -   0,  ±1,  ±2,  ±3,  ± 4,  ...,  ±1 
m  =  ± 1/2  n-
S
Ushbu  kvant  sonlar  faqat  vodorod  atomidagi  elektron  harakatinigina  emas,  balki 
boshqa  har qanday  atomlardagi  elektronlar  harakatini  ham  ifodalaydi.
2.14-rasm.  Turli  holatdagi  vodorod  atomi  elektronlarining radial 
taqsimlanish ehtimolligining ko’rinishi.
(2.50)  tenglamadan  ko‘rinib  turibdiki.  R  -   funksiya  n  va  /  kvant  sonlarini  o‘z 
ichiga  olgan.  Shuning  uchun  R  -   funksiya  atomlardagi  elektronlar  bo‘la  olishi- 
ning  radial  taqsimlanish  ehtimolligini  belgilaydi.  Bu  funksiyalaming  vodorod  atomi
47

uchun  grafik  tasviri  2.14-rasmda  ko'rsatilgan.  Bu  yerda  kordinata  o'qlari  bo'y 
R2(r)  ning  4nf-  ga  ko‘paytirilgan  qiymatlari  qo'yilgan.  Bu  ko‘paytmani  kiritish 
maqsad  qutbli  sistema  koordinatidagi  element  hajmi  dV ni  dr  qalinlikka  ega  bo'l 
qatlamdagi  shaming  hajmi  deb  qarash  mumkin:
dV=4izr2dr

  funksiyani  4 л г2  ga  ko'paytirib,  hajm  birligiga  nisbatan  emas,  balki  at 
yadrosi  orasidagi  masofa  birligiga  nisbatan  olingan  radial  taqsimlangan  elektron 
zichligi  ehtimolligini  keltirib  chiqaramiz.
Keyinchalik  Bor-Zommerfeldlaming  elektron  ma’lum  bir  orbita  bo'ylab  harak 
lanishi  nazariyalari  kvant-mexanik  nazariya  bilan  almashtirildi.  Bu  nazariyaga  n 
vofiq  elektron  atom  hajmining  har  qaysi  nuqtasida  bo‘lishi  mumkin-u,  lekin  uni 
yadro  atrofidagi  fazoning  hamma  joyida  bo'lish  ehtimolligi  birdek  boimaydi.  C 
mak,  orbita  elektron  harakatlanadigan  oddiy  yo'l  emas,  balki  u  elektronning  bo'l 
turish  ehtimolligi  eng  yuqori  boigan  fazoviy  o'midir.  Yadro  atrofidagi  fazoda  ele 
tronning  orbita  bo'ylab  harakatlanib  turish  ehtimolligini  aks  ettiradigan  manzara 
quyuq  va  siyrak  sohalarga  ega  bo'lgan  elektron  bulut  deb  tasavvur  qilsak,  unir 
shakli  orbital  nomli  maxsus  ф2  funksiyalar  bilan  tasvirlana  oladi.  Endilikda  о 
bital  atamasi  orbita  o'mida  ishlatiladi  va  atomda  elektronning  harakati  o'ziga  xc 
ma’lum  to'lqin  funksiya  bilan  belgilanadi.
Atomdagi  elektronlarning  holatini  quyidagicha  belgilash  qabul  qilingan:  bos 
kvant  soni  n  butun  sonlar.  ya'ni  /7= 1.  2,  3,  4.  ...  bilan  orbital  kvant  soni  1  es 
butun  sonlar  1 = 0,  1,  2,  3,  4,  5,  ...  va  harflar  s,  p,  d, f   g,  h,  ...  bilan  belgilanadi 
Birinchi  to'rtta  harf atomlaming  spektr  seriyalariga  mos  keladi,  ikkita  oxirgi  ^ 
va  h  harfi  alfavitda/ dan  keyin  keladi.  Demak,  Is  deganda,  /7 =  1  va  / =  0  ga  ten< 
bo'lgandagi  elektronni,  2p  deganda  /7 = 2,  / = 1  ga  teng  bo'lgan  holatdagi  elektronlai 
tushuniladi.  Atomdagi  elektronlar  soni  esa  harflar  darajasida  ko'rsatiladi.  Masalan 
2s2  («ikki  ES  ikki»  deb  o'qiladi)  atomda  /7=2  va  1 = 0  bo'lganda  2  ta  elektron 
borligini  ko'rsatadi.
Elektron  bulutlari  shakli  m a’lum  darajada  to'lqin  funksiyalarining  burchaklarini 
aniqlaydi.  Ulaming  shaklini  tasvirlash  uchun  qutb  koordinatalaridan  foydalaniladi. 
Diagrammani  tuzishda  koordinata  o'qlarining  boshlanish  nuqtasidan  0(0)F((p)  lar- 
ning  miqdorlariga  mos  bo'lgan  o'lchamlar  qo'yib  boriladi.  So'nggi  o'lcham  bo'lagi 
orbitalning  shaklini  ko'rsatadi.  Ko'p  hollarda  qutblararo  diagramma  ©(0)F(tp)  qiy­
matlari  orqali  emas,  balki  ulaming  kvadratlari  orqali  belgilanadi.
Bundan  tashqari,  elektron  bulutlari  shakli  ichida  katta  qismni  (95%ni)  egallagan 
bulutlarni  chegaralagan  yuza  orqali  ham  ko'rsatish  mumkin.  Agar  rasmda  to'lqin 
funksiyaning  aniq  miqdorini  ko'rsatish  talab  qilinsa,  u  holda  ф  (yoki  ф2)  uchun 
nuqtalami  birlashtimvchi  kontur  diagrammalardan  foydalaniladi.
48

2.10.  ATOM  ELEKTRONLARIMNG  KVANT  SONI
Kvant sonlari  faqat vodorod atomidagi elektronnigina emas, balki har qanday elek- 
tronlar harakatining  fazoviy yonalishini  ham  ifodalaydi.  Kvant sonlari  elementlarning 
xossalari  va  kimyoviy bog'lanish  tabiatini  oTganishda katta  rol  o‘ynaydi.  Shu  sabab- 
li  ulaming  ma’nosini  chuqur  anglab  olish,  zarur  bo'lganda  ulami  nazariy  va  amaliy 
maqsadlarda  qo‘llashni  bilish  talab  etiladi.
У
2.15-rasm.  s, p.  d,/orbitallarining  sirt  ko'rinishi.
4 -   Umumiy va  anorganik kimyo
49

Hozirgi  vaqtda  elektron  holatini  to'rtta  kvant  son  bilan  belgilash  qabul  qilingan. 
Bular bosh  kvant  soni  «/7»,  orbital  kvant  soni  «/»,  magnit  kvant  soni  «m»,  spin  kvant 
soni  «w>>  dir  (2.15-rasm).
Kvant  sonlari  n,  i   m,  va  ms  elektron  bulutlaming  geometrik  shakllari  bir-biridan 
farq  qilishini  hamda  elektron  harakatining  fizik  ma’nosini  anglatadi.
Bosh  kvant  soni  «п»  qiymati  1  dan  oo  gacha  bo‘lgan  butun  sonlarga  teng 
boiadi.  Bosh  kvant  son  atomdagi  elektron  qavatini,  yoki  ma’lum  energetik  pog‘ona 
yuzasini  tavsiflaydi.  Kvant  yuza  chegarasi  deb,  (p= 0  bo‘lgan  holatdagi  geometrik 
nuqtalar  turlariga  aytiladi.  Agar  (
0  bo‘lsa,  (p2= 0  boiadi.  Shuning  uchun  elek­
tron  bulutlarining  zichligi  kvant  chegarasida  nolga  teng.  Kvantlar  yadrodan  cheksiz 
uzoqda  bolgan  yuzalami  ham  hisobga  oladi,  chunki  bunday  holatda  ham  
 
boiadi.  Qavatlarda  elektron  bulutlarining  taqsimlanishi  m alum   umumiy  qonuni- 
yatga  asoslangan.  Mikrozarrachalaming  harakatini  oddiy  tolqin  harakati  tenglamasi 
orqali  ifodalash  mumkin.  Har  qanday  tolqinda  tebranish  soni  nolga  teng  bolgan 
nuqta  boiadi.  Agar  tebranish  jarayoni  uch  xil  yo'nalishda  sodir  bolsa,  ular  birga- 
likda  hosil  qilgan  nuqtalar  qavat  yuzasini  tashkil  qiladi.  Atomlarda  qavat  yuzalari 
ikki  xil  ko^rinishda  boiadi:  1)  atom  (yoki  yadro)  markazidan  oladigan  qavatning 
yuza  sferasi  yadro  markaziga  mos  keladi;  2)  atom  (yadro)  markazidan  olmaydigan 
qavatning  yuza  sferasi  esa  tekis  yoki  konussimon  shaklga  ega  boiadi.  Qavatlaming 
sferik  yuzali  bolishi  tolqin  funksiyaning  radial  qismini  ko‘rsatadi,  ya’ni  yadrodan 
m alum   masofada  
  boiadi.
Orbital  kvant soni  «/»  elektronning  tolqin  funksiyasi  hosil  qilgan  qavat  yuzala- 
rining yadrodan o lish   sonini  belgilaydi.  Yuqorida qayd  etilganidek qavat yuzalaridan 
bittasi  doimo  yadrodan  cheksiz  masofada  joylashgan  deb  hisoblanadi,  ya’ni  1  ning 
qiymati  0  dan  n •  1  gacha  o‘zgaradi.
2.16-rasmda  atom  markazidan  o'tuvchi  turli  holatlardagi  elektronlar  qavat  yuza- 
larining  joylanishi  ko‘rsatilgan.
Shunday  qilib,  «/»  orbitallar  (/—0)  sferik  (burchak  tolqin  funksiyasi  o'zgarmas 
bolib,  yadrodan  oladigan  qavat  uzalarga  ega  emas),  r 
orbitallar  gantel,    -   or­
bitallar  tolrt  parrakli  shaklga  ega  boiadi.
Yuqorida  ko’rsatib  olilganidek,  kvant  mexanikasi  tushunchasiga  asosan  elek­
tron  atom  yadrodan  har  qanday  masofada  b o la   olishi  mumkin,  lekin  atomning 
turli  nuqtalarida  b o la   olish  ehtimoli  har  xil  boiadi.  Elektron  bulutlaming  atomda 
taqsimlanishini  bilgan  holda  yadrodan  elektrongacha  bolgan  o'rtacha  masofani  hi- 
soblashimiz  mumkin.  Bu  o'rtacha  masofa  r  orbital  olchamini  ifodalaydi.  Shunga 
asoslanib,  r  ning  o‘rtacha  qiymati  radikal  taqsimlanish  funksiyasini  integral lash 
y o li  bilan  topiladi.
ro.m  qiymati  n  va  /  miqdorlar  orqali  aniqlanadi.  Vodorod  atomidagi  elektron  va 
vodorodga  o‘xshash  ionlar  elektronlari  uchun  bu  boglanish  quyidagi  nisbatda  boiadi:
50

2.16-rasm.  Atom  markazidan o'tuvchi  turli  holatlardagi  elektronlar qavat 
yuzalarining  joylashishi.
Bu  yerda z -  yadro  zaryadi;  d0 
birinchi  Bor orbitasining  diametri.
Bu  tenglamadan  ko‘rinib  turibdiki,  r  ning  tniqdori  taxminan  /t'ga  proporsio- 
naldir.  Shuning  uchun  n  miqdori  orbital  oMchamini  aniqlaydi  deb  aytish  mumkin. 
Vodorod  atomidagi  elektronning  bo‘la  olish  ehtimolining  Is,  1p,  3d,  4 /  va  hokazo 
holatlari  Bor  orbitallari  radiuslariga  mos  keladi.  Vodorod  atomidagi  elektron  ener- 
givasi  faqat  n  ning  qiymatiga  bog'liq  boMadi.  U  holda  Shredinger  tenglamasining 
• echimi  quyidagi  ifodani  beradi:
( m - e ' - z 2)  

n2-h2 
)
(2.52)
Bu tenglama  Bor nazariyasiga mos keladi.  Vodorod atomidagi  elektronning asosiy 
sarakteristikasi  -   energiyasi  «п»  bilan  belgilanganligi  sababli  uni  bosh  kvant  soni 
deb yuritish  qabul  qilingan.
51

Orbital  kvant  soni  «/»  elektron  impulsi  orbital  momenti  «М  »ning  miqdorini  bel- 
gilaydi,  ya’ni:
M = h j m + v j
Bizga  ma’Iumki,  impuls  momenti  vektor  kattalikdir.  Uning  yo’nalishi  mt  kvant 
soni  bilan  aniqlanadi  va  orbitallaming  fazodagi  joylanishini  ifodalaydi.  Vektor 
yo’nalishini  uning ma’lum bir o‘qqa nisbatan, masalan, z o’qiga nisbatan proyeksiyasi 
miqdori  orqali  topish  mumkin.  Impulsning  orbital  momenti  proyeksiyasini  quyidagi 
nisbat  bilan  aniqlash  mumkin:
  =   h • m

e
Bu  kvant  soni  m  magnit  kvant  soni  deb  ataladi.  Chunki  elektron  orbitalning 
magnit proyeksiyasi  shu  songa bogiiq.  Shredinger tenglamasi  yechimida  ko‘rsatilgan 
n,  / va m  kvant sonlari  vodorod atomidagi  elektronning  harakat  trayektoriyasini  to‘liq 
belgilab  bera  olmaydi.  Atom  spektrlarini  kuzatish  natijasida  bu  xarakteristikalardan 
tashqari  to’rtinchi  kvant  sonini  ham  kiritish  kerakligi  ma’lum  bo’lib  qoldi.  Chunki 
tajriba  natijalariga  asosan  elektron  to'rtinchi  darajali  ozodlikka  ega,  ya’ni  oddiy 
so‘z  bilan  aytganda.  u  o‘z  o’qi  atrofida  aylanadi.  Elektronlaming  harakati  «spin» 
bilan  belgilanadi.  Spin  kvant  soni  elektron  o ’zining  moment  impulsiga  ega  ekan- 
ligini  bildiradi.  Bu  tushuncha  elektronning  zaryadi  va  massasi  kabi  uning  asosiy
xossasi  hisoblanadi.  Tajriba  natijalari  elektron  momentining  proyeksiyasi,  faqat  ik-
kita  qiymatga 
+ ~  n  va  — ^ nj  elektronning  turli  yo’nalishi  bo'yicha  aylanishini
bildiradi.  Ravshanki,  spin  kvant  son  m  -   faqat  ikkita  qiymatga  | 
va 
|
ega  bo’ladi.  Spin  kvant  sonlarini  to‘lqin  funksiya  orqali  belgilash  uchun  unga 
ko’paytirgichlar  kiritiladi.
Demak,  to’rttala  kvant  sonlari  n,  l,  m,  m  atomdagi  elektronning  harakatini 
to ‘liq  tavsiflaydi.  Elektronning  harakatini  bulardan  boshqa  birliklarda  ifodalab 
boMmaydi.  Zero,  vodorod  atomidagi  elektronning  energiyasi  n  miqdori  bilan  belgi- 
lanadi-yu,  boshqa  kvant  sonlariga  bog‘liq  bo‘lmaydi.  Bundan  bir  xil  energiyaga  ega 
boigan  elektronlar  turli  holatlarda  bo'lishi  mumkin,  degan  xulosa  kelib  chiqadi. 
Qanday  holatlardagi  elektronlar  «tug‘ma»  elektronlar  deb  ataladi.  Elektronlaming 
bunday  tug‘ma  holatlari  tashqi  elektr  yoki  magnit  maydoni  ta’sirida  yo'qotilishi 
mumkin.  Bosh  kvant  soni  n  bir  xil  qiymatga,  /,  m  va  m  turli  qiymatga  ega  bo'lgan 
holatdagi  elektronlarga  tashqi  maydon  ta’siri  turlicha  boTadi.  Natijada  bunday 
holatdagi  elektronlaming  energiyasi  har  xil  qiymatga  ega  bo‘lib  qoladi.  Buni  magnit 
yoki  elektr  maydonlari  ta’sirida  spektr  chiziqlarining  nurlanishi  bilan  tushuntirish 
mumkin  (Shtark  va  Zeyman  effektlari).
52

Vodorod  atomi  uchun  yuqorida  aytilgan  fikrlami  xuddi  shunga  o'xshash  bitta 
elektronli  sistemalar  —He+,  Li+  va  ionlar  uchun  ham  qo'llash  mumkin.  Bunday 
holda  elektron  energiyasi  quyidagicha  yozilishi  mumkin:
Ko'p  elektronli  atomlar.  Vodorod  atomidan  boshqa  ko'p  elementli  atomlardagi 
har  qaysi  elektronning  holatini  ham  to'rt  kvant  son  p.  I.  I  va  m  bilan  belgilash 
mumkin.  Bu  sonlar  vodorod  atomidagi  kvant  sonlar  qiymatlariga  teng  deb  qabul 
qilinadi.
Ko'p  elektronli  atomlarda  elektron  faqatgina  yadro  maydonidagina  emas,  balki 
boshqa  elektronlararo  maydonlarda  ham  harakatlanadi,  ya’ni  /?  bir  xil  qiymatga, 
/  esa  turli  qiymatlarga  ega  bo'lganligi  sababli  elektronlaming  energiyalari  ham  turli 
qiymatga  ega  bo'lib  qoladi.  Shuning  uchun  ko'p  elektronli  atomlarda  elektron  ener­
giyasi  ikki  kvant  soni  n  va  /  bilan  belgilanadi.  Bunday  holatda  elektronning  energi­
yasi  n  va  / ortib  borishi  bilan  ko'payadi.  Atomdagi  elektronlar  soni  ortib  borishidagi 
energiyaning  o‘zgarishi  /  ortib  borishidagi  energiyaga  qaraganda  birmuncha  sezilarli 
bo'ladi.  Natriy  atomidan  chiqarib  yuborilgan  elektronning  kvant  sonlari  /7 = 3,  1=0 
(3s)ga  teng  bo'lgan  qavatdagi  va  /7=3,  /=1  (3s)ga  teng  bo'lgan  qavatdagi  ener- 
giyalaming  ayirmasi  2,1  eVga  teng.  Bu  miqdor  kvant  sonlari  /7=3,  1=0  (3s)  va 
g = 4,  /= 0   (4s)  ga  teng  bo'lgan  qavatlardagi  energiyalar  ayirmasi  miqdori  (3,1  eV) 
ga  yaqinlashadi.  Elektronlar  soni  ortib  borgan  sari  atomlarda  /  o'zgarishi  bilan  ener- 
giya  sezilarli  ravishda  o'zgaradi.  Bu  atomlar  tuzilishining  turlicha  bo'lishi  bilan  tu-
tr
shuntiriladi.  Umuman,  ko'p  elektronli  atomlarda  energetik  qavatlaming  o'zgarishini 
quyidagicha  yozish  mumkin  va  qavatlari  energiyalari  jihatidan  bir-biridan  kam  farq 
qilib,  n,  p   qavatlariga  nisbatan  kichkina  qiymatga  ega  bo'ladi.
Shunday  qilib,  energiyaning  ortib  borishi  quyidagi  energetik  qavatlar  tartibida 
tavsiflanadi:
Is  <  2s  <  2p  <  3s<  3p  <  4s  ~3d <  4p  <  5s~4d <  5p  <  6s ~5d~~4f
 <  
6p
2.17-  rasmda  ko'p  elektronli  atomlarda  energetik  qavatlaming  nisbiy  joylanish 
sxemasi  ko'rsatilgan.  Keltirilgan  sxema taxminiy  bo*lib, bir atomdan  ikkinchi  atomga 
o'tgan  sari  energetik  qavatlaming joylanishi  sezilarli  o'zgarib  boradi.  Ko'p  elektronli 
atomlarda  elektronlaming  holatlari  Pauli  prinsipi  asosidagi  kvant-mexanik  qonunga 
javob  beradi.  Ushbu  prinsipga  muvoflq  atom  va  molekular  sistemada  to'rttala  kvant 
sonlar  bir-biriga  teng  bo'lgan  ikkita  elektron  bo'la 
o l m a y d i .  
Pauli  prinsipi  atomda 
bosh  kvant  soni  n  ma’lum  qiymatga  ega  bo'lgan  elektronlar sonini  cheklab  qo'yadi.
Agar  /7=1  bo'lsa,  u  holda  1=0  va  /77=0  ga  ega  bo'ladi.  Shuning  uchun  /7=1  ga 
teng  bo'lganda  elektronlar  bir-biridan  spin  kvant  sonlari  bilan  farq  qiladi.  Shunday 
qilib.  atomda  bosh  kvant  soni 
/7= 1 
bo'lgan  ikki  elektron  bo'lishi  mumkin.
53

n= I  2 3 4 5   6
2.17-rasm. Ko'p elektronli  atomlarda energetik  pog'onalarning joylanishi.
n
/
m
m
1-elektron  1
0
0
Ы
1
2-elektron  1
0
0
H )
Shunga o'xshash = 2  boMgan holatda kvant sonlari  bir-biriga o ‘xshash boMmagan 
8  elektronning  borligini  kuzatishimiz  rnumkin:
n
1
m
m
n
l
m
m
2
0
0
+ 1/2
2
1
0
+ 1/2
2
0
0
-1 /2
2
1
0
-1 /2
2
1
+ 1
+ 1/2
2
1
+ 1
+ 1/1
2
1
- 1
-1 /2
2
1
+1
-1 /2
Xuddi  shu  usul  bilan  bosh  kvant  soni  n=2  ga  teng  boiganda  elektronlaming 
maksimal  soni  ko‘pi  bilan 18  ga,  n= 4  boMganda  32  ga teng ekanligini  hisoblab topish 
mumkin.  Umuman,  bosh  kvant  son  n  qiymatga  ega  boisa,  elektronlaming  eng  ko‘p 
soni  In'  ga  teng  bo'ladi.  Bosh  kvant  son  n  ning  qiymati  elektronlaming  yadrogacha 
bo‘lgan  o‘rtacha masofasini  belgilaydi,  shu sababli  bir xil  qiymatga ega bo‘lgan elek- 
tronlar  yig‘indisi  elektron  qavat  deb  ataladi  (elektron  qavatlami  belgilash  yuqorida 
ko‘rsatib  o‘tilgan  edi).
54

/7  qavatda  orbital  kvant  soni,  /  ning  qiymatlari  0  dan  (w— 1)  ga  qadar  boiishi 
mumkin.  Yuqorida  ko‘rsatilganidek,  har  qaysi  qavatdagi  maksimal  elektronlar  soni 
In  ga  teng  boigani  uchun,  ya’ni  birinchi  qavatda  ko’pi  bilan  2  ta,  ikkinchi  qavatda 
8  ta  vahokazo  elektron  boiadi.  Shunga  muvofuq.  har  qaysi  qavatlardagi  elektronlar- 
ning eng  ko‘p  soni  esa 2 (2 /+ 1) ga  teng boiadi.  Agar s  qavatchada  bir-biriga  qarama- 
qarshi  spinga  ega  boigan  2  ta  elektron  boiishi  mumkin  boisa.   qavatchada  elek­
tronlar  soni  oltita  boiadi.  U  holda  elektronlar  spinlari  qanday  taqsimlanadi,  degan 
savol  tugiladi.  Masalan:  azot atomining elektron  konfiguratsiyasi  1  s:  2s2 
formu- 
laga  ega  (ya’ni,  birinchi  qavatda  2  ta,  ikkinchi  qavatda  5  ta> boiadi.  Bu  formulaga 
asosan  elektronlarni  ikki  xil  variantda joylashtirish  mumkin:
T
t  
T
t
Ц
n


Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2017
ma'muriyatiga murojaat qiling