28-мавзу. Водород атомининг квант назарияси. Атом ва молекулаларнинг квант механикаси элементлари. Режа

28-мавзу. Водород атомининг квант назарияси.
Атом ва молекулаларнинг квант механикаси элементлари.


Режа
1.Атом ва молекулаларнинг квант механикаси. Квант сони.
2. Атомни Бор модели. Бор постулатлари. Водород атоми учун Бор назарияси.
3.Франк ва Герц тажрибаси.
4. Модданинг тўлқин хусусиятлари. Де-Бройль гипотезаси.
5. Гейзенбергнинг ноаниқлик принципи.
6. Шредингер тенгламалари ва квантлаш.
7. Атомнинг магнит хусусиятлари. Атомнинг орбитал ва спин магнит моменти. Ядронинг магнит моменти. Паули принципи.
8.Менделеевнинг кимёвий элементлар даврий жадвали. Квант назарияси ва кимёвий жараёнларнинг узвий боғликлиги.


§1. Атом ва молекулаларнинг квант механикаси. Квант сони.
Атомни кетма-кетлик назарияси квант механикасининг қонунларига асосланган.
Квант механикаси – физик ҳодисаларни энг элементар даражада-заррачалар даражасида тавсифловчи, квант назариясидан иборат бўлган физиканинг назарий бўлими.
Бундай ҳодисаларни таъсири катталик жиҳатдан Планк доимийси билан таққосланиши мумкин, Ньютоннинг классик механикаси ва электродинамика, уларни тавсифлаш учун мутлақо яроқсиз экан. Масалан, классик назарияга биноан, электрон, ядро атрофида катта тезликда ҳаракат қилиб, энергияни нурлатиб, оҳир-оқибатда ядрога тушиб кетиши керак эди. Аммо бундай эмас. Ҳудди шунинг учун ҳам квант механикаси ўйлаб топилган.
Аниқланган ҳодисалар қандайдир тушунтирилиши керак эди ва бу айнан керакли назария бўлиб чиқди. Бу назария асосида тушунтириш энг мақбули бўлиб, барча тажрибавий маълумотлар “мос туша бошлади”.
Одатда микрозаррачаларни (атомдаги электронларни, молекулалардаги атомларни, ядролардаги нуклонларни ва ҳоказоларни) ҳаракати бу шартларни қониқтиради. Аммо, баъзи ҳолларда макроскопик системалар бир бутун сифатида ўзига хос бўлган квант хусусиятларига эга бўлади.
Квант механика назарияси, атомни турғунлигини тушунтириб берди ҳамда оддий атомлар учун энергия сатҳларини, ўтишларнинг эҳтимоллигини етарлича аниқликда ҳисоблашга имкон беради.
Квант тушунчалари асосида атомни оптик, магнит, электр ва кимёвий хусусиятларини ҳамда элементлар даврий системасини тушунтириш мумкин.
Классик механикада заррача координаталарни ва тезликларни вақтга боғлаш орқали тавсифланади. Бундай тавсифланишга заррачаларни аниқ бир траекториялар бўйлаб ҳаракати мос келади. Аммо, тажриба шу нарсани кўрсатдики, анча кичик массали заррачалар(микрозаррачалар) ҳолида бундай тавсифлаш ҳар доим ҳам тўғри бўлмас экан. Ньютон механикасини қўлланилишидаги чекланишлардан бири шундан иборат экан.
Квант механикаси, классик механикани хусусий ҳоли сифатида ўзига қамраб олган ҳолда ҳаракатни анча умумий тавсифланишига имкон беради.
Классик ва квант механикаси орасидаги муносабат универсал дунёвий доимий-Планк доимийси билан аниқланади.
Планк доимийсининг сон қиймати: h = 6,62⋅10^-27 эрг⋅с
(ёки ħ = h/2=1,05⋅10^-27 эрг⋅с) бўлиб, бу таъсир кванти ҳам дейилади.
Агар берилган масала шартида таъсир ўлчамлигининг физик катталиги ħ(ħ ни жуда кичик катталик деб ҳисобласак)дан анча катта бўлса, у ҳолда классик механикани қўллаш мумкин бўлади - бу шарт уни қўлланилишининг мезони бўлади.
1923-1927 йилларда квант механикасининг асосий қонуниятлари ўрнатилди.
Квант- механика назарияси иккита асосий тушунчадан иборат:
1.Электрон икки хил табиатга эга. Бир вақтни ўзида ҳам заррача, ҳам тўлқин хусусиятини ўзида мужассамлайди. Заррача сифатида электрон массага ва зарядга эга, аммо электронларнинг ҳаракати эса - тўлқин жараёни. Электронларга дифракция ҳодисаси(электронлар оқими тўсиқни оғиб ўтади) хос.
2.Электронларнинг атомдаги ҳолати ноаниқ. Бу дегани, электроннинг тезлигини ва унинг фазодаги координаталарини бир пайтни ўзида аниқлаб бўлмайди.
Жуда катта тезликда ҳаракат қилаётган электрон, ядро атрофидаги фазонинг ихтиёрий қисмида бўлиши мумкин ва унинг турли моментидаги ҳолати манфий заряднинг нотекис зичликли электрон булутларини ҳосил қилади. Электрон булутларнинг шакли ва ўлчами электрон энергиясига боғлиқ равишда турлича бўлади.
Электроннинг ҳолатини тавсифлаш учун, ядро олдидаги соҳада унинг мавжуд бўлишининг эҳтимоллиги баҳоланади ва “электрон булут”, “электрон орбитал” деган тушунчалар ишлатилади.