Принцип Паули
Принцип Паули
Введение
В
1925 г. Паули установил квантово - механический принцип (принцип запрета
Паули).
В
любом атоме не может быть двух электронов, находящихся в одинаковых
стационарных состояниях, определяемых набором четырех квантовых чисел: n, , m,
ms.
Например,
на энергетическом уровне может находиться не более двух электронов, но с
противоположным направлением спинов.
Принцип
Паули дал возможность теоретически обосновать периодическую систему элементов
Менделеева, создать квантовые статистики, современную теорию твердых тел и др.
Принцип Паули
Состояние
каждого электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами:
1.
Главное квантовое число n (n = 1, 2 ...).
2.
Орбитальное (азимутальное) квантовое число l (l = 0, 1, 2, ... n-1).
3.
Магнитное квантовое число m (m = 0, +/-1, +/-2, +/-... +/-l).
4.
Спиновое квантовое число ms (ms = +/-1/2 ).
Для
одного фиксированного значения главного квантового числа n существует 2n2
различных квантовых состояний электрона.
Один
из законов квантовой механики, называемый принципом Паули, утверждает:
В
одном и том же атоме не может быть двух электронов, обладающих одинаковым
набором квантовых чисел, (т.е. не может быть двух электронов в одинаковом
состоянии).
Принцип
Паули дает объяснение периодической повторяемости свойств атома, т.е.
периодической системе элементов Менделеева.
Периодическая система элементов Д. И. Менделеева
В
1869 г. Менделеев открыл периодический закон изменения химических и физических
свойств элементов. Он ввел понятие о порядковом номере элемента и получил
полную периодичность в изменении химических свойств элементов.
При
этом часть клеток периодической системы осталась незаполненной, т.к.
соответствующие им элементы были неизвестны к тому времени. В 1998 г. в России
синтезирован изотоп 114-го элемента.
Менделеев
предсказал ряд новых элементов (скандий, германий и др.) и описал их химические
свойства. Позднее эти элементы были открыты, что полностью подтвердило
справедливость его теории. Даже удалось уточнить значения атомных масс и
некоторые свойства элементов.
Химические
свойства атомов и ряд их физических свойств объясняются поведением внешних
(валентных) электронов.
Стационарные
квантовые состояния электрона в атоме (молекуле) характеризуются набором 4-х
квантовых чисел: главного (n), орбитального (l), магнитного (m) и магнитного
спинового (ms). Каждое из них характеризует квантование: энергии (n), момента
импульса (l), проекции момента импульса на направление внешнего магнитного поля
(m) и проекции спина (ms).
Согласно
теории порядковый номер химического элемента Z равен общему числу электронов в
атоме.
Если
Z - число электронов в атоме, находящихся в состоянии, которое задается набором
4-х квантовых чисел n, l, m, ms, то Z(n, l, m, ms) = 0 или 1.
Если
Z - число электронов в атоме, находящихся в состояниях, определяемых набором
3-х квантовых чисел n, l, m, то Z(n, l, m)=2. Такие электроны отличаются
ориентацией спинов.
Если
Z - число электронов в атоме, находящихся в состояниях, определяемых 2-мя
квантовыми числами n, l,то Z(n, l)=2(2l+1).
Если
Z - число электронов в атоме, которые находятся в состояниях, определяемых
значением главного квантового числа n, то Z(n)=2n2.
Электроны
в атоме, занимающие совокупность состояний с одинаковыми значениями главного
квантового числа n, образуют электронный слой: при n=1 К - слой; при n=2 L -
слой; при n=3 М - слой; при n=4 N - слой; при n=5 О - слой и т.д.
В
каждом электронном слое атома все электроны распределены по оболочкам. Оболочка
соответствует определенному значению орбитального квантового числа (табл. 1 и
рис. 1).
|
n
Похожие работы на - Принцип Паули
|