Атомларнинг электрон конфигурацияси Квант сонлар

Атомларнинг электрон конфигурацияси
Квант сонлар
Квант механикасига кўра атомдаги электронларнинг харакати (хусусияти ва холати) тўртта квант сон билан характерланади: бош квант сон – n, орбиталь – l, магнит - m _l, cпин квант сон - m_s.
Бош квант сон (n) – хар бир электрон қаватдаги электроннинг электроннинг умумий энергиясини белгилайди ва унинг ядродан қандай масофада жойлашганини кўрсатади. Унинг қийматлари бирдан бошлаб исталган бутун сон бўлиши мумкин (n=1,2,3…). Бош квант сон номери элементнинг давр рақамига ва атомдаги электрон қаватлар сонига тўғри келади. Хар бир энергетик қаватдаги электронларнинг максимал сони N=2n² формула (Паули формуласи) билан аниқланади.
Орбиталь квант сон (l) – электрон орбиталнинг шаклини тасвирлайди. Оддийдан мураккабга томон орбиталлар шакли куйидагича узгаради; шар,гантел, куш гантел ва турт паррак. l нинг қиймати 0 дан (n-1) гача бўлиши мумкин. Кўп холларда l нинг қиймати лотин алфавитининг кичик харф белгиларига мос бўлади:
l қийматлари 0, 1, 2, 3, 4…
Ҳарф белгилари s, p, d, f, g…
Орбитал квант сонлари билан бир биридан фарқ қиладиган электронлар энергияси жиҳатдан ҳам фарқ қилинади. Электроннинг орбитал квант сони қанчалик катта бўлса, унинг энергияси шунчалик юқори қийматга эга бўлади.
Магнит квант сон (m_l) – электрон орбиталларнинг фазодаги вазиятини характерлайди. Магнит квант сони ҳар электрон қават ва бир орбиталга тўғри келувчи энергия ҳолати – энергетик ячейкалар сонини билдиради. Магнит квант соннинг қийматлари орбитал квант сон катталиги асосида +l ва – l оралиғидаги бутун сонлардан ташкил топган, мумкин бўлган қийматлар сони жами бўлиб (2 l +1) қийматни қабул қилиши мумкин. Масалан l=1 тенг бўлса, m _l=-1, 0, +1 бўлади. Магнит квант сон s- учун нолга, p- учун -1,0,+1, d- учун -2,-1,0,+1,+2, f-учун -3 дан +3 гача, g-учун -4 дан +4 гача ва хоказо булиши мумкин.
Спин квант сон (m_s) – электроннинг хусусий механик ҳаракат миқдори моментини тавсифлайди. Унинг қиймати +1/2 ва –1/2 га тенг бўлиб, электронлар энергетик ячейкаларга жойлашганда уларнинг спинлари йўналишини кўрсатади.

Орбиталларнинг тўлиб бориш тартиби
Паули принципи – бир атомда тўртала квант сонлари бир хил бўлган иккита электрон бўла олмайди. Демак, бир орбиталда параллел спинли икки электрон мавжуд бўла олмайди. Ҳар бир орбиталга иккитадан ортиқ электрон жойлаша олмайди. Мисол учун 1s² учун 4 та кван сон кийматлари куйидагича;
↑ 1 s 0 +1/2
↓ 1 s 0 –1/2
Гунд қоидаси – айни поғоначада турган электронлар мумкин қадар жуфтлашмасликка яъни спинларининг йиғиндисини мумкин қадар катталаштиришга (купрок жой эгаллашга) интилади.
Клечковский қоидалари:
1. Атом орбиталларининг электрон билан тўлиб боришида аввал (n+l) йиғиндининг энг кичик қийматига мос келадиган орбитал аввал тўлади.
2. Агар бир неча орбиталлар учун (n+l) нинг қиймати тенг бўлса, аввал n нинг кичик кийматидан бошлаб электрон орбиталлар электрон билан тўлиб боради. Шунга асосланиб, электрон орбиталларнинг энергиялари қиймати қуйидагича бўлади:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
Бу қатордан кўриниб турибдики, n+l қиймати қанча кичик бўлса, орбиталнинг энергияси шунчалик кам бўлади ва ядрога яқинроқ жойлашади. Энг кам энергия тамойили ва Гунд қоидаси атомларнинг фақат қўзғалмаган ҳолатлари учун тааллуқлидир. Атомларнинг қўзғалган ҳолатида электронлар Паули тамойили бузилмаса исталган орбиталда бўлиши мумкин. Ҳар қандай элемент атомида электронларнинг орбиталларда тақсимланиши ва жойлашиши шу қатор асосида ёзилади. Электрон формулани ёзиш учун куйидагиларни доимо ёдда саклаш лозим:
Элементнинг тартиб рақамини яъни электронлар сонини, атомдаги электрон каватлар сонини, энергетик поғоналарда электронларнинг тақсимланишини энергетик ячейкалар сони, унда электронларнинг спинлар бўйича таксимланишини билиш керак.
Даврий қонун ва даврий система
Даврий қонун (1868 йил, Д.И.Менделеев) – кимёвий элементларнинг хоссалари, шунингдек, элементлар бирикмаларининг шакл ва хоссалари улар атом ядросининг зарядига(Менделеев атом огирликни асос килиб олган эди) даврий равишда боғлиқдир.
Даврий қонуннинг физик маъноси шундан иборатки, ядро заряди ортиб бориши билан ташқи энергетик поғонадаги электронларнинг даврий ўзгариши кимёвий элементлар хоссаларнинг даврий равишда ўзгаришига олиб келади.
Даврий қонуннинг график куриниши даврий жадвалдир. У етти давр ва саккиз гуруҳдан тузилган.
Давр деб валент электронларининг бош квант сони бир хил максимал қийматга эга бўлган элементлар тўпламига айтилади (давр – ишқорий металдан бошланиб инерт газ билан тугалланадиган қатор). Давр номери бош квант сон билан бир хилдир. Даврлар кичик ва катта даврлардан иборат. Кичик даврлар (I,II,III даврлар) s ва p- элементлардан, катта даврлар эса s ва p- элементларда ташкари d- ҳамда f-элементлардан иборат. Даврларда чапдан ўнгга ўтган сайин (гурух ракамлари ортиши билан) элементларнинг металлмаслик хоссаси, электроманфийлиги, электронга мойиллиги, ионланиш энергияси, оксидловчилик хоссалари ортиб боради, аммо атом радиуси, металлик хоссалари камайиб боради.
Гуруҳ – катта ва кичик давр элементларини ўз ичига олган вертикал қатор. Гуруҳларда элементларнинг валент электронлар сони бир хил бўлиб, у гуруҳ номерига тенгдир. Гурухлар асосий (s ва p-элементлар) ва қўшимча гуруҳлар (d ва f элементлар)га бўлинади. Барча гуруҳларда ядро заряди ортиб бориши билан (давр раками ортиши) металлик хоссаси кучаяди, атом радиуси ортиб боради, ионланиш энергияси, электронга мойиллик, электроманфийлик камаяди.