Вишеелектронски атоми

Преузми Word документ

Редни број елемента представља број позитивних наелектрисања у језгру. Пошто је атом електронеутралан он мора да има исти број електрона, колико и позитивних наелектрисања. Поставља се питање како су су распоређени ти електрони око језгра.

У решавању проблема расподеле електрона у омотачу око језгра велику заслугу има аустријски физичар Волфганг Паули. Он је (1925.) на основу експерименталних података дошао до закључка да у једном атому не могу да постоје два или више електрона који имају сва четири квантна броја иста. То значи да два електрона у једном атому морају да се разликују бар по једном квантном броју.

Паулијев принцип искључивости (забране):

Не постоје два електрона у једном атому који могу да заузму исто квантно стање односно у једном атому не могу да постоје два електрона са једнаким вредностима сва четири квантна броја.

Помоћу Паулијевог принципа и четири квантна броју могуће је распоредити електроне једног атома по путањама. Електрони се рапоређују тако што прво попуњавају најнижа енергетска стања.

Електронска конфигурација је размештање електрона по квантним стањима унутар атома. Појмови љуска и подљуска поједностављају описивање електронских конфигурација у атомима. Стања са истом вредношћу главног квантног броја називају се електронска љуска (електронски слој, електронска орбита) , а означавају се словима K, L, M, N … У свакој љусци (слоју) атома електрони су распоређени по подљускама (подслојевима, поднивоима, орбиталама), који одговарају одређеној вредности орбиталног квантног броја. Подљуске се означавају словима s, p, d, f, g, h…

Имајући у виду Паулијев принцип, максималан број електрона са истим квантним бројевима је:

n l $m_{l}$ $m_{s}$ – 1 електрон

n l $m_{l}$ – 2 електрона

n l – $2(2l+1)$ електрона

n – $2n^{2}$ електрона

Број електрона које могу да садрже поједине подљуске је:

Максималан број електрона у једној љусци једнак је збиру максималног броја електрона на свим подљускама и износи 2n². Према томе, поједине љуске могу да садрже следећи број електрона:

Електрони у атому се распоређују тако да енергија буде минимална, односно попуњавају најниже љуске. У оквиру једне љуске најнижу енергију имају s-стања, затим p-стања итд.

Пример: ако је главни квантни број n=1, орбитални квантни број $l$ може да буде само нула, а такође ће и магнетни квантни број $m_{l}$ бити нула. Остаје је још магнетни квантни број спина m_s који за сваку комбинацију квантних бројева може да има две вредности $-\frac{1}{2}$ , $\frac{1}{2}$ .

То значи да прва љуска К са главним квантним бројем n=1 може да има само два електрона (први: n=1, $l$ =0, $m_{l}$ =0, $m_{s}=\frac{1}{2}$ ; други: n=1, $l$ =0, $m_{l}$ =0, $m_{s}=-\frac{1}{2}$ ).

Пример: ако је главни квантни број n=2

Љуска L са главним квантним бројем n=2, може да има орбитални квантни број $l$ =0 и $l$ =1. У првој подљусци, када је $l$ =0, мора да буде и $m_{l}$ =0, па могу да се нађу два електрона. У другој подљусци, када је $l$ =1, магнетни квантни број $m_{l}$ има три вредности 1, 0, -1. За сваку вредност магнетног квантног броја постоје по два електрона, што значи да на овој подљусци могу да се нађу 6 електрона. Према томе, укупан број могућих електрона на љусци са главним квантним бројем n=2 је 8.

За број електрона који садржи нека подљуска уведен је начин обележавања. Пример: 2p⁶ – означава да се у L љусци (n=2), на p-подљусци ( $l$ =1) налази 6 електрона.

Пример: распоред електрон

водоник – 1s¹ – 1 електрон
хелијум – 1s² – 2 електрона
литијум – 1s², 2s¹ – 3 електрона
неон – 1s², 2s², 2p⁶ – 10 електрона

Распоред електрона у атомском омотачу:

Квантно-механички модел атома

Структура периодног система елемената

Физика

Вишеелектронски атоми

Садржај

Часописи