Atom tuzilishi

Pauli prinsipi.

Yukorida kup elektronli atomlarning elektron kavatlarini tuzilishi kurilgan edi. Xamma elementlardagi atom orbitallar vodorod atomi kabi tuzilgan. Shuning uchun xam kup elektronli atomlarda elektron xolatlarini kvant sonlar: n, l, m, s bilan kursatish mumkin.

Atom orbitallarni elektron bilan tulish tartibi oldin kichik pogonalarda buladi. (10-rasm)

10 rasm. Kvant pogonalardagi atom orbital (pogonacha)lar.

Atom orbitallarni elektronlar bilan tulishi Pauli prinsipiga buysenadi: atomda turttala kvant sonlari bir xil bulgan ikki elektronning bulihi mumkin emas. Demak, atomda bitta energetik xolatda ikki elektron bulmaydi. Masalan, ikki elektron uchun uchta (n,l va m) kvant sonlari bir xil bulsa, fakat ikki kiymatga ega bulgan spin kvant soni xar xildir.

Demak, xar kanday atom orbitalda karama-karshi spinli ikkitadan ortik elektron bulmaydi. Pauli prinsipi pogonachada maksimal bulishi mumkin bulgan elektronlar sonini aniklab beradi, ya'ni bitta s-orbitalda ikkita elektron (s²), uchta p-orbitalda oltita elektron (p⁶), beshta d va yettita f orbitallarda tegishlicha unta va un turtta (d¹⁰ va f¹⁴) elektronlar buladi.

Atomning elektron konfugurasiyasini yozish uning tulik xolatini ifoda etmaydi. Masalan, uglerod atomining elektron konfigurasiyasidagi 1s²2s²2p² ikkita p-elektronlar bir xil magnit kvant soniga egami yoki yukmi degan savolga javob berolmaydi. Chunki ikkinchi pogonaning p-orbitallarida elektronning joylanishi ikki xil bulishi mumkin:


Birinchi (a) xolatda r-elektronlar juftlashgan, ikkinchi (b) kurinishda xar xil elektron bittadan r- orbitallarga joylashgan. Bu xolatlarni kaysinisi tugri ekanligini Xund koidasi tushuntirib beradi. Bu koidaga binoan biror pogonachadagi elektronlar oldin shu pogonachadagi energetik yacheykani tuldirishga xarakat kiladi, keyin esa karama-karshi spinga ega bulganlari elektron jufti xosil kiladi, ya'ni biror pogonachadagi elektronlar spin kvant son yigindisi maksimal kiymatga ega bulishga intiladi.

Uglerod atomi uchun "a" xolda r-elektronlarning spin kvant son yigindisi (+1/2, -1/2) nolga teng, "b" xolda esa (+1/2,+1/2) birga teng. Demak, Xund koidasiga kura uglerod atomida orbitallarning elektron bilan tulishi "b" xol buyicha sodir buladi.

Geytler va London yaratgan spin nazariyaga muvofik kimyoviy bog xosil bulishida juftlashmagan elektronlar ishtirok etadi va ularni valent elektronlar deyiladi. Juftlashgan elektronlar valentli emas, lekin, potensial nisbatda ular xam valentlidir. Masalan, fosfor elementining elektron formulasi 1s²2s²2p²3s²3p³. Bu elektronlar kvant yacheykada Xund koidasi buyicha kuyidagicha joylashadi:

Bu yerda fosfor uch valentli, chunki uchta juftlashmagan (tok) elektroni bor. Aslida fosfor kimyoviy birikmalarining kupchiligida besh valentli. Fosfor besh valentli namoyon kilishi uchun tashkaridan energiya sarf kilib, uni galayonlangan xolatga utkazish kerak. Bu vaktda uchinchi pogonadagi bitta s elektron energiya darajasi yukori bulgan d-orbitalga utadi.

Kupincha grafik sxemada tashkaridan oldingi elektron kavatlar kursatilmaydi. Galayonlangan xolatdagi fosfor atomi kuyidagicha yoziladi:

Pogonachalari butunlay tulgan va s, p, d, f elektron konfigurasiyaga ega bulgan atomlarda galayonlanmagan xolatda juftlashmagan elektron yuk, shuning uchun xam ularning valentliklari nolga teng. Bunga ikkinchi gruppaning bosh va yonaki gruppacha elementlari xamda inert gazlar misol buladi. Masalan, kalsiy (Z=20) elementining galayonlangan va galayonlanmagan xolatdagi elektron formulasi va ularni energetik yacheykalarga joylanishi kuyidagicha buladi:

Agar biror kavatda elektronlar orbitallarni tulik egallamagan bulsa, bunday atomni galayonlantirish mumkin. Bush orbitallari bulmagan atomni (masalan, kislorod, azot, ftor) galayonlantirib bulmaydi. Masalan, kislorod atomi uchun 2d pogonacha bulmagani uchun juftlashmagan elektronlar soni (n) doimo ikkita buladi:

Shuning uchun kislorod uz birikmalarida ikki valentlidir.