05В011000 «Физика» мамандығы бойынша оқитын 3 курс студенттеріне арналған

Электрон орбитасы ядроға неғұрлым жақын орналасқан болса, электронный, ядромен байланысы соғұрлым берік болып, ол атомды иондаушы энергия да көп болады. Мысалы, көміртегі атомының сыртқы орбитасынан электронды жұлып шығару үшін 11,22эе энергия қажет. Ал сол атомның ядромен әлдеқайда берігірек байланысқан екінші бір электронын жұлып шығару үшін атомға 24,27 эв энергия жұмсау керек т. б.

15. Иондау энергиясының электрон зарядына қатынасына тең шама иондау потенциалы деп аталады:

U_ион=W_ион/e

Біздің мысалымызда көміртегі атомының бірінші иондау потенциалы — 11,22 в, екіншісі —24,27 в, үшін-ісі — 47,65 в, төртіншісі — 64,22 в, бесіншісі — 389,9 в.

Сөйтіп, электронный, энергетикалық деңгейі неғұрлым темен болса, иондау потенциалы соғұрлым жоғары болады, олай болса иондау энергиясы да соғұрлым жоғары болады.

8. Паули принципі

16. Швейцарияның ғалымы Вольфганг Паули түрлі заттардың спектрлерін зерттей отырып, атомдағы электронный, энергетикалық күйіне электронның қозғалыс мөлшерініқ өзіндік моменті — спин—айтарлықтай эсер етеді деген қорытындыға келді.

Спин үғымын ғалымдар Юленбек пен Гаудсмит 1925 жылы енгізген болатын. Олар атомдағы электрондар ядроның айналасында ғана қозғалып қоймай, сонымен бірге зырылдауық сияқты өз осінен де айналады дегеп ұсыныс жасады. Ағылшынның «спин» сөзі, мағына жағынан «зырылдайды» дегенді білдіреді.

Кейіннен спип электронның және басқа элемен-тар бөлшектердің, мысалы, массасы, немесе заряды сияқты, ерекше қасиеттерінің бірі болып табылатыны анықталды. Спинді электронның өз осінен айналатын-дығын сипаттайтын қасиеті деп қана түсінуге бол-майды, өйткенде электронный, бетіндегі жеке нүктеле-рінің сызықтық жылдамдығы (егер электронды шарик деп алып қарасақ) вакуумдағы жарық жылдамдығы-нан (300 000 км/сек) артық болып шығар еді. Ал салыстырмалылық теориясын жасаушы атақты неміс ғалымы Альберт Эйнштейн 1905 жылдың өзінде-ақ табиғатта жылдамдығы жарықтың вакуумдағы жыл-дамдығынан артық болатын қозғалыс жоқ екенін дәлелдеген болатын.

Спин — векторлық шама, яғни ол тек санмен ғана емес, бағытымен де сипатталады.

17. В. Паули 1925 жылы өзінің атақты тыйым салу принципін ұсынды. Атом үшін Паули принципі былай тұжырымдалуы мумкін. Атомда бірдей энергетикалық күйдегі екі электроннан артық электрон болуы мүмкін емес және олардың спиндері әр түрлі. Паули принципі бойынша электрондардьщ басқаша күйде болуына тыйым салынған.

18. Қарапайым элемент — сутегі атомының ядросы протон деп аталады. 1932 жылға дейін ғалымдар барлық химиялық элементтердің атомдарының құрылысын протондар мен электрондардьщ комбинациясы арқылы түсіндіруге тырысты. Алайда, Менделеев таблицасындағы екінші элементті — гелийді зерттеудің өзінде-ақ ғалымдар бірден қайшылыққа кездесті: оның ядросының заряды екі протон зарядына тең, ал массасы терт протон массасына тең болды.

1932 жылы жаңа бөлшек — нейтрон (массасы шама-мен протон массасына тең, бірақ электр заряды жок бөлшек) ашылғаннан кейін бұл қайшылық жойылды. Сол жылы совет физигі Д. Д. Иваненко және одан белек неміс оқымыстысы В. Гейзенберг атом ядросынын бүгінгі күнде жұрт таныған әйгілі протон-нейтрондық теорияны ұсынды.

Д. Д. Иваненконың гипотезасы бойынша барлық атомдардың (сутегінен басқа) ядролары протондар мен нейтрондардан тұрады.

Элементтердің протондарының саны (Z) Менделеев таблицасындағы рет санына, ал нуклондарының (протондар мен нейтрондардың жалпы аты) саны элементтің бүтін бірлікке дейін дөңгелектенген атомдық салмағына тең. Бұл сан массалық сан (М) деп аталады. Ал бейтарап атомның ядродағы протондарының саны мен атом ядросын айналып жүретін электрон-дар саны тен болады. Ядролық зат төтенше тығыз болғандықтан (тығыздығы шамамен 1,16- 1014 г/см3), атомның бүкіл массасы шын мәнінде ядрода жинақ-талған (көлемі 1 см3 ядролық заттан тұратын кубик Жер бетінде жүз миллион тонна тартар еді).

19. Ядроны айнала қозғалатын электрондар элек-трондық қабықтар (қабаттар) құрайды. Бүл қабаттар (6-сурет) К, L, М, N, О, Р, Q әріптерімен белгіленеді. Алғашқы төрт қабаттың қабығындағы электрондар саны мына формула бойынша анықталады:

мұндағы п — қабықтардың рет саны.

Мысалы, К-қабықтағы (ft=l) электрондар саны