Atom tuzilishi. Kimyo fanining paydo bo`lish tarixi

Bor nazariyasi
Atomning elektron qobiqlari. Mashhur fizik N. Bor 1913 yilda vodorod atomining tuzilish nazariyasini yaratdi. Bu maqsad uchun u Rezerford va Plank nazariyalarini asos qilib oldi. N. Bor nazariyasiga ko‘ra, elektron vodorod atomida har qanday orbita bo‘ylab emas, balki faqat ma’lum radiusli kvantlangan orbita bo‘ylab aylanadi. Bu orbita barqaror (statsionar) yoki kvant orbita deyiladi, chunki elektron ana shu orbita bo‘ylab harakatlanishida o‘z energiyasini yo‘qotmaydi va energiya yutmaydi. Atomga tashqaridan energiya berilsa, elektron yadroga yaqin orbitadan yadrodan uzoq orbitaga o‘tadi. Elektron yadroga yaqin orbitaga o‘tishida atom energiya chiqaradi, yadrodan uzoqroq orbitaga o‘tishida esa energiya yutadi. Demak, elektron yadroga eng yaqin birinchi orbitada turganda uning energiya zaxirasi eng oz bo‘ladi. Elektronning bu vaziyati normal vaziyat deyiladi. Yadrodan uzoq turgan elektronning energiya zaxirasi ko‘p bo‘ladi. Bu vaziyat yuqori energetik daraja (qavat) dagi vaziyat deyiladi. Bunda atom hayajonlangan holatda bo‘ladi.
Keyinchalik o‘tkazilgan tekshirishlar foton ma’lum og‘irlikka ega ekanligini ko‘rsatdi. Masalan, nur kvantlarinyng, ya’ni fotonlarning jismlarga bosimi va metallardan elek­tronlar chiqishi kabi hodisalar nur energiyasining materialligidan dalolat beradi. Maksvell, P.N. Lebedev, A.G. Stoletov tajribalarida nur bosimi mavjudligi va uni o‘lchash mumkinligi isbotlandi. Moddaning ham, nurning ham materialligi ularning umumiy xossalaridir, ya’ni nur ham moddaga o‘xshash materiyaning bir shaklidir, u ham massaga, ham energiyaga ega, lekin modda bilan bir-biridan farq qiladi. Nur faqat harakatdagina mavjud, harakatsiz holda uning massasi nolga teng bo‘ladi. Nur energiyasi bilan massasi orasidagi bog‘lanish Eynshteyn tenglamasi bilan ifodalanadi va nur energiya­si uning massasiga to‘g‘ri proporsionalligini ko‘rsatadi. A. Eynshteyn bu qonuniyat faqat nurga emas, materiyaning boshqa shakllariga ham taalluqligini isbotlab berdi. Demak, tezlik ortganda harakatdagi jismning massasi ham kattalashadi. Nur, ya’ni fotonlar hamisha harakatda bo‘lganligidan ularning tinch massasi bo‘lmaydi. Materiyaning bu shakllari maydon deb ham ataladi. Modda mikrozarrachalardan iborat bo‘lgani kabi, maydon mikromaydonlardan, masalan, nur fotonlardan iborat. Nur ham uzlukli, ham uzluksizdir. Uning uzluksizligini to‘lqin tabiati ko‘rsatsa, uzlukliligini kvant tabiati ko‘rsatadi. Olimlar chiziq-chiziq spektrlarning hosil bo‘lishi atomda elektronlarning nur tarzidagi tebranma harakatidan kelib chiqadi, degan xulosaga keldilar.
Nurlanish chastotasi qancha katta bo‘lsa, ya’ni to‘lqin uzunligi qancha kichik bo‘lsa, energiya kvanti Shuncha katta bo‘ladi. Yuqorida aytilganidek, eng katta energiyali nurlar _{ }-nurlardir.
Bor nazariyasining ikkinchi postulatiga muvofiq, elektron bir orbitadan ikkinchi orbitaga o‘tishida atom yorug‘likning bir kvantiga teng energiya chiqaradi yoki yutadi va bu kvantning kattaligi ana shu orbitalarning energiyalari ayirmasiga teng:

bu erda: E1 va E2 — atomning dastlabki va oxirgi vaziyatlaridagi energiyalar.
D. I. Mendeleevning elementlar davriy jadvalida vodorod birinchi o‘rinda turadi, vodorod, yadrosining zaryadi +1 bo‘lib, yadro atrofida 1 ta elektron aylanadi. Nils Bor vodorod atomida elektron doiraviy orbita bo‘ylab aylanadi, degan fikrni aytdi va o‘zining nazariy hisoblariga asoslanib, bu elektronga muvofiq keladigan bir necha orbita bor, bu orbitalarning radiuslari ketma-ket sonlar kvadratlarining quyidagicha nisbati kabi nisbatda bo‘ladi, degan fikrni maydonga tashladi:
r,:r2:r3:r4:...:rn = 12:22:32:42:...:n2
Vodorod atomining elektroni yadroga eng yaqin K orbitada tursa, ya’ni n-1 bo‘lsa, u elektron yadroga eng mustahkam bog‘lanib turadi; vodorod atomida bu qavatning radiusi 0,53 ga teng. Vodorod elektroni n=2 radiusli orbitada tursa, uning energiya zaxirasi ortiqroq bo‘ladi va hokazo. n soni bosh kvant soni deb ataladi va elektronning energetik qavatini ko‘rsatadi. n ning har qaysi son qiymatiga muvofiq keladigan energetik qavatlar K, L, M, N, O, P, Q harflar bilan ifodalanadi.
Elektronning Ikkiyuzlama tabiati
Elektronlar –xuddi mikroobekt kabi ayni vaqtda korpuskulyar va to`lqin xossasiga ega, ya`ni u zarrachagina emas , to`lqin hamdir.
Elektron massa sifatida o`z yadrosi atrofida katta tezlik bilan harakat qiladi, to`lqin sifatida esa yadro atrofida esa yadro atrofida butun fazo bo`ylab harakatlanadi, natijada turli zichlikka ega bo`lgan electron bulutbi hosil qiladi. Eng zich electron buluti esa elektronning shu orbita bo`ylab ko`p harakat qilayotganini ko`rsatadi. Bu orbitaning radiusi N.Bor taklif qilgan electron radiusiga teng, ya’ni г = 0,53n2A
Bu prinsip De-Broyl tenglamasida o‘z ifodasini topdi:

bu erda: h- Plank doimiyligi, m— zarracha massasi, v— zarrachaning harakat tezligi, _{ } —harakat natijasida hosil bo‘ladigan to‘lqinning uzunligi. Bu tenglama tabiatdagi har qanday zarracha uchun mos keladi va to‘lqin uzunligi , bilan xarakterlanadigan maydonga massasi m bo‘lgan mikrozarracha to‘g‘ri kelishini ko‘rsatadi. Demak, elektron korpuskula (zarracha) sifatida o‘z yadrosi atrofida katta tezlik bilan harakat qiladi, to‘lqin sifatida esa yadro atrofidagi butun hajm bo‘ylab harakat qiladi. Bu orbitaning radiusi R. Bor hisoblab topgan radiusga to‘g‘ri keladi.

• 
  E
  ,
  
  .
  lektron o`z yadrosi atrofida faqat ma`lum stasionar orbitallar bo`ylab harakat qiladi.
  
• 
  Elektron atomda bunday orbitalar bo`ylab harakat qilganda energiya yutmaydi va tarqatmaydi.
  

▀ Bosh (n)
▀ orbital (ℓ)
▀ magnit (m)
▀ spin (s), (m_s)- kvant son.
Ular elektronni fazodagi harakatini harakterlaydi.
O`z o`qi atrofidagi harakatini harakterlaydi.
Bosh kvant soni (n).
▀ Biror energetik pog`onada joylashgan elektronni umumiy energiyasini harakterlaydi.
▀ Elektroni qaysi energetik pog`onada joylashganligini
▀ Bosh kvant soni o`zigi barcha butun sonlar qiymatini, ma`lum elementlar uchun faqat 1+7 gacha bo`lgan qiymatlarni qabul qiladi. (n=1,2,3,4,5,6,7)
KLMNOPQ
Orbital (yoki) kvant soni (ℓ)
▀ Elektronni qanday orbita bo`ylab harakat qilayotganligini ko`rsatadi.
▀ O`ziga 0 dan to (n-1) gacha bo`lgan sonlar qiymatini qabul qiladi.
▀ Energetik pog`onada, turli orbitallar bo`ylab harakat qiladigan elektronlar energiyasi bilan farq qiladi. Shuning uchun ham ular energetik pog`onachalar (s,p,d,f ) ga taqsimlanadi.
Orbital kvant sonining har bir qiymatiga elektron orbitalni formulasi o`ziga xos bo`ladi.
▀ ℓ=0, s-pog`onacha, s-orbital formasi sferik.

▀ ℓ=1, r-pog`onacha, uning orbitali gantel ko`rinishiga ega

▀ ℓ=2, d-pog`onaga uning orbatini formasi ikki kesishgan gantelsimon ko`rinishga ega.

▀ ℓ=3, f = pog`onacha, uning orbitalini forma murakkab formaga ega.

Magnit kvant soni – m

▀ elektronni o`z yadrosi atrofidagi harakat yo`nalishini ko`rsatadi.
▀ o`ziga - ℓ dan to + ℓ va 0 qiymatlarni qabul qiladi.

• 
  Har bir pog`onachadagi maksimal` elektronlar soni 2(ℓ+1) ifodadan aniqlanadi.
  

Pog`onalardagi energetik yacheykalar miqdori ▀ Pog`onachalarda eng ko`pi bilan quyidagi miqdorda elektron bo`ladi s=2, p=6, d=10, f=14 ℓ=0 s-pog`onacha elektronlari bitta yacheykada joylashadi. ▀ ℓ=1 r=pog`onacha va undagi elektronlar 3 ta yacheykaga joylashadi Pog`onachadagi yacheykalar soni ▀ d-pog`onacha (ℓ=2) Yacheykalar soni – (2 ℓ+1=5)

Fazoda beshta tengorientasiyalangan

m=-2, -1,0,+1,+2.
d- pog`onachada – 5 ta yacheyka
▀ f- pog`onachada 7 ta yacheyka
Spin kvant soni - m_s
▀ elektronni o`z o`qi atrofidagi harakat yo`nalishini ko`rsatadi
▀ har bir magnit kvant sonining qiymatida o`ziga + va - qiymatlarini qabul qiladi