Паули алып тастау принципі және Хунд ережесі
Атом құрылымын тапқаннан кейін электрондардың атомда қалай орналасатынын сипаттайтын көптеген модельдер болды. Шредингер атомда «орбитальдардың» болуы туралы идеяны ұсынды. Атомдардағы орбитальдар мен электрондарды сипаттау үшін Паули алып тастау принципі мен Хунд ережесі де ұсынылған.
Паули алып тастау принципі
Паули алып тастау принципі бір атомдағы екі электронның барлық төрт кванттық саны бірдей бола алмайтынын айтады. Атомның орбитальдары үш кванттық санмен сипатталады. Бұл бас кванттық сан (n), бұрыштық импульс/азимуттық кванттық сан (l) және магниттік кванттық сан (ml). Осылардан негізгі кванттық сан қабықты анықтайды. Ол кез келген бүтін мәнді қабылдай алады. Бұл периодтық жүйедегі сәйкес атомның периодына ұқсас. Бұрыштық импульстің кванттық санында 0, 1, 2, 3-тен n-1-ге дейінгі мәндер болуы мүмкін. Ішкі қабықшалардың саны осы кванттық санға байланысты. Ал l орбиталь пішінін анықтайды. Мысалы, l=o болса, онда орбиталь s, ал p орбиталь үшін l=1, d орбиталь үшін l=2, f орбиталь үшін l=3 болады. Магниттік кванттық сан эквиваленттік энергияның орбитальдарының санын анықтайды. Басқаша айтқанда, біз бұларды бұзылған орбитальдар деп атаймыз. ml –l мен +l аралығындағы мәндерге ие болуы мүмкін. Осы үш кванттық саннан басқа электрондарды анықтайтын тағы бір кванттық сан бар. Бұл электрондардың айналу кванттық саны (ms) ретінде белгілі және +1/2 және -1/2 мәндеріне ие. Сонымен, атомдағы электронның күйін анықтау үшін барлық төрт кванттық сандарды көрсету керек. Электрондар атомдық орбитальдарда орналасады және орбитальда тек екі электрон ғана өмір сүре алады. Әрі қарай, бұл екі электронның қарама-қарсы спиндері бар. Сондықтан Паулидің алып тастау принципінде айтылған нәрсе шындық. Мысалы, біз 3p деңгейінде екі электрон аламыз. Екі электрон үшін де негізгі кванттық сан 3. l - 1, өйткені электрондар p орбитальда орналасқан. ml -1, 0 және +1. Демек, 3 p дегенерацияланған орбитальдар бар. Бұл мәндердің барлығы біз қарастырып отырған екі электрон үшін де бірдей. Бірақ екі электрон бір орбитальда орналасқандықтан, олардың қарама-қарсы спиндері болады. Демек, спиннің кванттық саны әртүрлі (бірінде +1/2, екіншісінде -1/2 бар).
Hund ережесі
Hund ережесін келесідей сипаттауға болады.
«Қосымша қабаттардағы электрондардың ең тұрақты орналасуы (дегенерацияланған орбитальдар) параллель спиндердің ең көп санына ие. Олардың максималды көптігі бар.”
Осыған сәйкес, әрбір ішкі қабат басқа электронмен екі есе толтырылғанға дейін параллель спиндегі электронмен толтырылады. Осы толтыру үлгісіне байланысты электрондар ядродан аз қорғалған; осылайша оларда ең жоғары электрон-ядролық әрекеттесулер бар.
Паули алып тастау принципі мен Хунд ережесінің айырмашылығы неде?
• Паули алып тастау принципі атомның кванттық сандары туралы. Hund ережесі электрондардың атомның орбитальдарына қалай толтырылатыны туралы.
• Паули алып тастау принципі бір орбитальда тек екі электронның болуын айтады. Ал Хунд ережесі әрбір орбитальға бір электрон толтырылғаннан кейін ғана электронды жұптасудың болатынын айтады.
• Паули алып тастау принципі бір орбитальдардағы электрондардың қарама-қарсы спиндерге ие болуын сипаттайды. Мұны Хунд ережесін түсіндіру үшін пайдалануға болады.
