Квант сонлар ҳақида малумот

Атом электрон қаватларидаги электронларнинг ҳолатини тўлиқ тавсифлаш учун квант sonlari (n, l, m_l m_s) тушунчалари мавжудлиги аниқланган.

Бош квант сон

Биринчи квант сони —бош квант сони бўлиб, n — ҳарфи билан белгиланади. Бош квант сон ҳар бир электрон қаватдаги электроннинг энергиясини белгилайди ва унинг ядродан қандай масофада жойлашганини кўрсатади. Унинг қийматларир = 1,2,3…∞ бўлиши мумкин. n-нинг қиймати ортиб бориши билан унга мос келувчи қаватларнинг энергияси ортиб боради: E₁ < E₂ < E₃ < E₃< …E_n.

Даврий жадвалда n-элемент жойлашган давминг рақамига мос келади ва атомдаги электрон қаватлар сонини билдиради. Масалан: III давр элементлари учун n=3 бўлиб, уларнинг атомларида 3 та электрон қават бор. Атомдаги ҳар бир электрон қаватрақамигамос келувчи ҳарфий белгилар ҳам мавжуд: n=1 (K-қават), n=2 (L-қават), n=3 (M-қават), n=4 (N-қават) ва ҳоказо. Атом электрон қаватлари тузилишини ўрганиш, уларнинг қаватча (орбиталлар)дан иборат бўлишини кўрсатди. Ҳар бир қаватдаги орбиталлар сони турлича бўлиб, N_elektron = 2n² Планк формуласи бўйича ҳисобланади.

n = 1 қаватда N_el = 2*1² = 2 та
n = 2 қаватда N_al = 2* 2² = 8 та
n = 3 қаватда N_el = 2*3² = 18 та … бўлади.
N_orb= n² Шунга кўра I қаватда 1 та, II қаватда 4 та орбитал ва ҳоказо бўлиши мумкин.

Квант сонлари ва электрон орбиталлари

Орбитал квант сони (l)

Юқорида айтилганидек, ҳар бир электрон қават бир ёки бир неча электрон орбитал (қаватча)лардан иборат бўлади. Бу электрон орбиталларда электронлар ядро атрофида қандай кўринишда ҳаракатланиши, яъни орбиталларнинг фазовий (ташқи) кўринишини аниқлаб бериш учун электроннинг орбитал квант сони қабул қилинган ва l (el)—ҳарфи билан белгиланади. Орбитал квант сонининг қиймати бош квант сони қийматига боғлиқ бўлиб, n нинг бирор қиймати учун l=0 дан n-1 гача бўлади:

n	1	2	3	4	…n
l	0	0; 1	0; 1; 2	0; 1; 2; 3	. …n-1

I нинг ҳар бир қийматига аниқ кўринишдаги электрон орбиталлари мос келади, улар лотинча s, p, d, f … каби ҳарфлар билан белгиланади:

l	0	1	2	3
Орбитал белгиси	s	p	d	f

Ҳар бир орбиталга мос келувчи фазовий кўриниш (шакл) расмда келтирилган. s-орбитал шарсимон, p-орбиталлар “гантелсимон” кўринишга эга. Ҳарбир электрон орбитал маълум сондаги электронлами ўзида сиғдира олади. Бу электронлар сони ҳар бир орбитал учун л нинг қийматига боғлиқ бўлиб, 2(2l + 1) формулабилан ҳисобланади:

s-орбиталда l = 0 бўлиб, энг кўпи билан 2(2 *0 + 1) = 2 та ;
p-орбиталда l = 1 бўлиб, 2(2 *1 + 1) = 6 та (r¹⁺⁶)
d-орбиталда l = 2 бўлиб, 2(2 *2 + 1) = 10 та (d¹⁺¹⁰)
f-орбиталда l=3 бўлиб, 2(2 *3 + 1) = 14 та (f¹⁺¹⁴) электрон жойлаш

Бу ҳисоблашлар асосида ҳар бир электрон қаватдаги электрон ячей­калар сони ва турларини аниқлаб кўрайлик:

I қаватда n = 1, l = 0, m_l= 0 бўлиб, унда 1² = 1 s-ячэйка бўлади, 1s I ҳолида белгиланади.
II қаватда n = 2; l = 0; m_l= 0. 1 та s-ячэйка l=1; m_l = -1; 0;+l, 3та p-ячэйка, жами 2² = 4 та ячэйка бўлади: 2s I ва 2p III кўринишида белгиланади.
Ill қаватда ҳаммаси бўлиб 3²= 9 та ячэйка, улардан l = 0 учун 1 таси s-, l = 1 учун 3 таси p- ва l = 2 учун 5 таси d- ячэйкалардир.
Бу ячэйкалар энергиялари жиҳатдан фарқ қилади: E_s <E_p < E_d < E_f.

Шунингдек, турли қаватдаги бир хил орбиталлар ячейкалари ҳам энергиялари билан ажралиб турадилар: E_1s<E_2s<E_3s<E_4s ёки E2r<E3r<E4r<E5r ва ҳоказо. Шу сабабли атомларнинг электрон

ади. s-орбиталдаги электронлар s-электрон, p-орбиталдаги электронлар p-электронлар дейилади ва мос равишда d- ҳамда f-электронлар ҳам бўлади.

Магнит квант сони (m_l)

Бу квант сони m_l—ҳарфи билан белгиланиб, электрон орбитал (булутлари) нинг магнит майдони таъсирида бирор аниқ (фазонинг X,Y, Z-ўқлар) ёъналишига нисбатан эгаллаган ҳолати (проекциялар) сонини кўрсатади. Бошқача айтганда, электрон булутлари (орбиталлари) фазода X, Y, Z ўқлари бўулаб қандай жойлашганини кўрсатади. Магнит квантсони 1 кван тсонининг (-л дан +л) гача қийматларини қабул қилади:

m_l = —l, 0, +l

l	0	1	2	3
ml	0	-1; 0; +1	-2, -1, 0, +1, +2	-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

Магнит квантсони ҳар электрон қаватва бир орбиталга тўғри келувчи энергия ҳолати — энергетик ячейкалар сонини билдиради. Ҳар бир электрон қаватдаги энергетик ячейкалар сони N_yacheyka = n² (орбиталлар сони каби) бўлади. Ҳар бир орбиталдаги ячейкалар сони (2l + 1) та бўлади. Масалан, s-орбитал учун l=0, унга тўғри келувчи ячейка сони (2*0 + 1) = 1 ta, p-орбиталда (l = 1, (2 — -1 + 1) = 3 та, d-орбиталда l = 2, (2*2 + 1) = 5 та, f-орбиталда l =3, (2*3 +1) = 7 та энергетик ячейка бўлади.

Бу ҳисоблашлар асосида ҳар бир электрон қаватдаги электрон ячейкалар сони ва турларини аниқлаб кўрайлик:

I қаватда n = 1, l = 0, m_l(= 0 бўлиб, унда 1² = 1 s-ячэйка бўлади, 1s { ҳолида белгиланади.

II қаватда n = 2; l = 0; m_l = 0. 1 ta s-ячэйка l=1; m_l = -1;0;+1, 3ta p-ячэйка, жами 2² = 4 та ячэйка бўлади: 2s { ва 2p {{{ кўринишида белгиланади.

Ill қаватда ҳаммаси бўлиб 3²= 9 та ячейка, улардан l = 0 учун 1 таси s-, l = 1 учун 3 таси p- ва l= 2 учун 5 таси d ячейкалардир. Бу ячейкалар энергиялари жиҳатдан фарқ қилади: E_s < E_p < E_d < E_f.

Шунингдек, турли қаватдаги бир хил орбиталлар ячейкалари ҳам энергиялари билан ажралиб турадилар: E_1s < E_2s < E_3s < E_4s ва ҳоказо.

Ҳар бир ячейка электрон орбиталнинг координата ўқлари бўйлаб жойлашганлигига мос келгани учун координата ўқлари билан ҳам белгиланади. Масалан: 2p-орбитал фазода уч хил ҳолатда х-ўқибўйича (p_x); y-ўқи бўйича (p_y); z-oЪqi бўйича (p_z) ҳолида жойлашади. Шу боисдан 2p-орбитал

ячейкалардан иборат.

Ҳар бир ячейкада кўпи билан 2 та электронжойлаша олади.

Спин квант сони

Электронядро атрофида айланма ҳаракат қилаётганда ўз ўқи атрофида ҳам айланади (тепилган футбол тўпини тасаввур қилинг). Бу ҳаракат қуйидаги расмда келтирилган. Электроннинг ўз ўқи атрофида қайси томонга ҳаракатланишини кўрсатувчи катталик спин квантсони дейилади, m_s-ҳарфи билан белгиланади. Унинг қиймати +1/2 ёки -1/2 бўлади. Электрон ўз ўқи атрофида соат миллари ёъналиши (а) бўйича ҳаракатланса, m_s = +1/2 бўлиб, у тўғри спинли ↑ электрон дейилади. Агар соатмиллари ёъналишига тескари ёъналиш (b) бўйлаб ҳаракатланса ms = -1/2 бўлиб, тескари спинли электрон ↓ дейилади.

Кўпчилик ҳолларда электронламинг спин квант сони қиймати берилмайди, унинг ўрнига (↑) (↓) белгилар ишлатилади. Электронлар энергетик ячейкаларга жойлаштирилганда уларнинг спинлари ёъналиши ↑ (a), ↓ (b) ва ↑↓(v) ҳолида кўрсатилади. Шунга кўра электронлар тоқ спинли (a,b) ва жуфтлашган (v) спинли бўлади. Тоқ спинли электронлартурли ячейкаларда, жуфтлашган спинли электронлар битта ячейкада жойлашади. Юқоридагилами умумлаштириб шуни айтиш мумкин: — атомдаги ҳар бир электрон 4 хил квант сони билан тавсифланади; — квант сонлари ҳар бир электроннинг атомда жойлашган ўрни, тартиби, энергияси, ҳаракат шакли, ҳолатини аниқ кўрсатиб берадиган асосий катталиклардир.