Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Принцип Паули




 

Мы установили, что состояние каждого электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами:

главным n (n = 1, 2, 3, …),

орбитальным l (l = 0, 1, 2, …, n –1),

магнитным m (),

спиновым ms ().

В основном состоянии атома (n = 1) все электроны должны были бы находиться в 1 s -состоянии. Однако на самом деле это не так. Швейцарский физик-теоретик Вольфгант Паули установил в 1925 г. квантово-механический закон, названный впоследствии принципом Паули:

в любом атоме не может быть двух электронов, находящихся в двух одинаковых стационарных состояниях, определяемых набором четырех квантовых числе: главного n, орбитального l, магнитного m и спинового ms.

Согласно принципу Паули можем написать

 

n = 1 l = 0 m = 0 ms = +1/2 ms = –1/2 В состоянии n = 1 могут находиться только 2 электрона (с l = 0 имеем 2 электрона)
n = 2 l = 0 m = 0 ms = +1/2 ms = –1/2 l = 1 m = 0 ms = +1/2 ms = –1/2 m = +1 ms = +1/2 ms = –1/2 m = –1 ms = +1/2 ms = –1/2 В состоянии n = 2 могут находиться только 8 электронов (с l = 0 имеем 2 электрона, с l = 1 имеем 6 электронов)

 

Продолжая рассуждение, получим следующую закономерность: в состоянии n могут находиться только 2 n 2 электронов, причем максимальное число электронов, соответствующих квантовому числу l, равно 2(2 l +1).

Принцип Паули сыграл выдающуюся роль в развитии современной атомной и ядерной физики. Так, например, удалось теоретически обосновать периодическую систему элементов Менделеева. Теория периодической системы основывается на следующих положениях:

1) порядковый номер химического элемента равен общему числу электронов в атоме данного элемента;

2) состояние электронов в атоме определяется набором их квантовых чисел n, l, m, ms. Распределение электронов в атоме по энергетическим состояниям должно удовлетворять принципу минимума потенциальной энергии: с возрастанием числа электронов каждый следующий электрон должен занять возможное энергетическое состояние с наименьшей энергией;

3) заполнение электронами энергетических состояний в атоме должно происходить в соответствии с принципом Паули.

Электроны в атоме, занимающие совокупность состояний с одинаковым значением главного квантового числа n, образуют электронный слой. В зависимости от значений n различают следующие слои:

K при n = 1,

L при n = 2,

M при n = 3,

N при n = 4 и т. д.

 

Из формулы 2 n 2 определяют максимальное число электронов, которые могут находиться в слоях. Например, в K слое находится 2 электрона, в L, M, N слоях — соответственно 8, 18 и 32 электрона.

В каждом из слоев электроны распределяются по оболочкам, каждая из которых соответствует определенному значению орбитального квантового числа l. Максимальное число электронов, находящихся в состоянии, определяемом значением l орбитального квантового числа, дается формулой 2(2 l +1) (табл. 87.1).

 

Таблица 87.1

Слой Число электронов в состояниях Макс. число электронов
s (l = 0) p (l = 1) d (l = 2) f (l = 3)
K          
L          
M          
N          

 

В атомной физике принято обозначать электронное состояние в атоме символом nl, указывающим значения двух квантовых чисел. Электроны, находящиеся в состояниях, характеризуемых одинаковыми квантовыми числами n и l, называют эквивалентными. Число z эквивалентных электронов указывается показателем степени в символе nlz.

Если электроны находятся в некоторых состояниях с определенными значениями квантовых чисел n и l, то считается заданной электронная конфигурация. Например, основное состояние атома кислорода можно выразить следующей символической формулой

 

 

Она показывает, что два электрона находятся в состояниях с n = 1 и l = 0, два электрона — c n = 2 и l = 0 и четыре электрона — с n = 2 и l = 1.

ГЛАВА 21. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 628; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.