СУТЕГІ АТОМЫНЫҢ КВАНТТЫҚ-МЕХАНИКАЛЫҚ МОДЕЛІ. КВАНТТЫҚ САНДАР

Зерттеулер классикалық механика заңдылықтарына өте ұсақ бөлшектердің (ядро, электрон және басқа да микробөлшектер) бағынбайтыеың көрсетті. Мұндай өте ұсақ микробөлшектердің қасиеттерін кванттық немесе толқындық механика ғана түсіндіре алады. Кванттық механика – элементар бөлшектердің қозғалысын, бір-бірімен әрекеттесу заңдылықтарын зерттейтін физиканың бөлімі. Кванттық механиканың мәні – микробөлшектердің толқындық және бөлшектікіндей асиеті болатынын мойындауда.

1927 г., В.Гейзенберг – белгісіздік (анықталмағыштық) принципі:

Микробөлшектің әрі координатасын, әрі импульсін бір уақытта анықтауға болмайды.

ΔΧ*Δр≥ĥ/2, ĥ = h /2π,

где ΔΧ – координатаның ықтималды мәні,

Δр - импульстың ықтималды мәні.

Кванттық механикада электронның күйін бейнелеу үшін толқыдық функция қолданылады Ψ (пси-функция). Оның қасиеттері:

1. 
   Өрістің х,y,z координаталары бар әр түрлі нүктеде пси-функция нақты амплитуда мен таңбамен сипатталады.
   
2. 
   Толқындық функцияның модуль квадраты - х,y,z координаталары бар нүктеде электронның локалдылығының ықтималды тығыздығы (электронның тығыздығы).
   

1926 ж., Э.Шредингер – микрожүйенің күйін бейнелеу үшін толқындық функция қолданылады:

ĤΨ = ЕΨ,

мұнда Ĥ – Гамильтон операторы.

Шредингер теңдеудің шешімі – пси-функциямен энергияның мәндерін анықтау.

Е_n= Кn² ,

мұнда: n – жай бүтін сандар,

К – тұрақтылық.

n – бас квант саны электрондардың жалпы энергия қорын және электрондар орналасқан деңгейлердің ядродан қашықтығын көрсетеді. Бас квант сан периодтық жүйедегі период номеріне тең.

n = 1,2,3,….∞.

Энергетикалық деңгейдегі электрондардың максималды саны келесі формуламен анықталады:
N =2n²
Атомдағы электрондардың күйі басқа да квант сандармен анықталады.

l – орбиталь квант саны, электрон бұлтының пішінін сипаттайды. Энергетикалық деңгейдегі деңгейшелердің санын орбитальдық квант санының мәндері анықтайды.

l = 0,1,2,….∞, немесе

l = s,p,d,f,…

Кванттық механика есептеулеріне қарағанда s – орбитальдың пішіні шар тәрізді,

р – орбитальдың пішіні гантель тәрізді,

d және f – орбитальдар пішіні гантель тәрізді, бірақ күрделі болатыны анықталды.

Деңгейшедегі орналасқан электрондардың максималды саны келесі формуламен анықталады:

N = 2(2l+1)
m_l – магнит квант саны пішіндегі бірдей орбитальдардың кеңістікте орналасу бағытын көрсетеді. Магнит квант саны орбиталь квант санына тәуелді болады және осы орбиталь квант санының мәніне сәйкес –l, 0, +l шегінде болатын бүтін сандармен көрсетілген мәндері болады. Магнит квант саны деңгейшелердегі орбитальдардың сандарын да анықтайды.

Мысалы, s – деңгейшеде шар тәрізді бір орбиталь кеңістікте бір бағытта орналасады, p – деңгейшеде әр түрлі бағытта орналасқан 3 орбитальдар және т.б.

m_s – спин квант саны электронның өз осінен қай бағытта қозғалатынын көрсетеді. Электрон өз осінен сағат тілінің бағыты бойынша немесе оған қарсы бағытта қозғалуы мүмкін.

m_s = +1/2 немесе –1/2.

1. 
   Энергетикалық тиімділік принципі
   
2. 
   Паули принципі
   
3. 
   Гунд ережесі
   
4. 
   Клечковский ережесі.