Pauli prinsipi. Atomda elektron örtüklərin quruluşu

Pauli prinsipi. Atomda elektron örtüklərin quruluşu.
Beləliklə atomda elektronun kvant səviyyəsi dörd kvant ədədi ilə təyin olunur. Pauli prinsipinə (1925) görə hər bir kvant vəziyyətində dörd kvant ədədi eyni olan ancaq bir elektron ola bilər.
Hər bir elektron örtüyü olan laylarda (s,p,d,f,g,h) olan elektronların sayı: 2 düsturu ilə təyin olunur. Məsələn: S layında (l=0) ancaq iki elektron ola bilər ki, bumlarda spinin işarəsi ilə bir birindən fərqlənməlidirlər. P layında (l=1), 6 elektron ola bilər, bunlar öç maqnit ədədi ilə fərqlənir və bunların hər birinin spini də müxtəlif olmalıdır. d layında (l=2), 10 elektron ola bilər.
Hər bir layda olan elektronların sayı işarə olan hərflərin qüvvəti kimi göstərilir.
Elektronların atomdaelektron təbəqələri arasında paylanması Pauli prinsipi və enerjinin minimum prinsipinə tabedir. Elektron hallarının enerjisi əsasən n və l kvant ədədləri ilə müəyyən olunur. Atomun bbir haldan digərinə keçməsi kvant ədədlərinin dəyişməsi və elektron təbəqəsinin dəyişməsi ilə müşayət olunur.
hidrogen atomunda K səviyyəsində 1 elektron (1s) var.
He atomunda K örtüyündə 2 elektron (fərq spinlə ↑↓) olur (1s2).
Li-1s22s2.
Be-1s22s2.
B-1s22s22p1.
...........................
...........................
55. Cs-1s2 2s2 2p6 3s6 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 6s
Atom elektron örtüyündə (K,L,M,N,........) olan elektronların sayı düsturu ilə təyin olunur. Məsələn: K örtüyü üçün n=1, N=2; L örtüyü üçün n=2, N=8; M örtüyü üçün n=3, N=18 və.s.
Mövzu № 30
Nüvə fizikası haqda məlumat
Atom nüvəsinin quruluşu. Proton və neytron. Izotoplar. Nüvə daxilindəki çevirmələr.
Kütlə defekti. Rabitə enerjisi.
Radioaktivlik.
Radioaktiv çevirmə (parçalanma) qanunu.
Atom nüvəsinin quruluşu. Proton və neytron. Izətroplar. Nüvə daxilindəki çevirmələr.
1932-ci ildə, neytronun kəşfindən sonra, D.İvanenko və V.Heyzenberq atom nüvəsinin modelini vermişlər. Hər bir atomun nüvəsi iki növ zərrəciklərdən- proton (p) və neytronlardan (n) ibarətdir. Proton və neytrona birlikdə nuklon deyirlər.
Proton (p) (+) yüklü () zərrəcikdir, onun yükü bir elementar elektrik yükünə, kütləsi isə bərabərdir. Proton hidrogen atomunun nüvəsidir.
Neytron (n) yüksüz zərrəcikdir, onun kütləsi təxminən protonun kütləsinə bərabərdir.
Atomun nüvəsini xarakterizə edən əsas kəmiyyətlər yük ədədi Z və kütlə ədədidir A.
Z yük ədədi nüvəyə daxil olan protonların sayını göstərməklə bərabər nüvənin yükünü xarakterizə edir (nüvənin yükü (+Z)-dir) və elementin periodik (dövri) cədvəlindəki sıra nömrəsini göstərir.
A kütlə ədədi nüvədəki bütün nuklonların sayına bərabərdir. Kütlə ədədi elementin atom çəkisinin tam hissəsinə bərabərdir.
Nüvəni və ya kimi işarə edirlər. Nüvədəki protonların sayı Z, neytronların sayı N=A-Z bərabərdir.
Yük ədədləri (Z) eyni, kütlə kütlə ədədləri müxtəlif olan nüvələrə izotrop, kütlə ədədi eyni, yük ədədləri müxtəlif olan nüvələrə isə izobar deyirlər.
Məsələ 1: hidrogenin üç izotopu var: adi hidrogen və ya protiy; - ağır hidrogen və ya deyteriy; - çox ağır hidrogen və ya tritiy (bu radioaktivdir). Oksigenin uç stabil izotopu var:
Məsələ 2: və - izobardırlar.
Neytronların sayı eyni olan nüvələrə izoton deyirlər (məsələn: və ).
Z və A eyni olan, yarım parçalanma periodları müxtəlif olan nüvələrə izomer deyirlər. Məsələn: iki izomeri var; birinin , digərinin .
Nüvələrin radiusu çox kiçikdir.
Deməli nüvənin həcmi onun kütləsi ilə matənasibdir (yəni nuklonların sayı ilə)
Neytronların sayının protonların sayına olan nisbət 1-dən- 16-dək dəyişir. Nüvədəki əlavə neytronlar nüvəni möhkəmlədirlər, onlar protonların kulon itələməsini kompensasiya edərək nüvənin dayanıqlığını təmin edirlər.
Ancaq nisbəti enerji baxımından sərfəli olmazsa nüvə dayanıqsız olur və parçalanaraq dayanıqlı sistemlər yaradır.
Nüvənin spini onu təşkil edən nuklonların spinlərinin vektorial cəminə bərabərdir.
P, n, və e spin momentləri eynidir və bərabərdir, spinləri isə -dir.
Nuklonların sayı (A) tək olarsa nüvənin spini kəsr ədəddir, cüt olarsa ya tam ədəddir (), yaxud sıfırdır (, ).
Nüvənin bu modeli əsasında Pauli β-parçalanmasını izah etmişdir. β-parçalanmada nüvədən elektrondan başqa, yüksüz çox kiçik kütləli digər bir zərrəcikdə atılır. Bu zərrəciyi neytrino adlandırmışdır. Nəzərə alaraq neytrinonun mövcud olması belə təsdiq edilirdi.
spinli neytronun P və e-na çevrilməsində onların spinləri paralel olarsa cəmi moment və əks olarsa cəmi moment sıfra bərabər ola bilər. Impuls momentinin saxlanması qanunu ödənməsi üçün spinli üçüncü zərrəcikdə əmələ gəlməlidir. Bu da neytrinodur.
Neytrino maddə ilə çox zəif əlaqədədir. Neytrinonu işarə etsək neytronun çevrilmə realsiyası belə yazılar. Sərbəst halda n stabil deyil (yəni radioaktivdir), o özbaşına parçalanaraq P-a çevrilir və elektronla (), antineytrino () buraxır. Parçalanma yarımperiodu dəqiqədir.
çevrilmədə:
çevrilmədə: - pozitron () atılır.
Belə çevrilmədə məlumdur:
Bu çevrilmədə nüvə öz elektronlarından birini “tutur” və neytrino “atır”. Nəticədə nüvə protonlarının biri neytrona çevrilir və nüvənin yükü (e) bir qədər azalır.
Kütlə defekti. Rabitə enerjisi.
Nüvədəki nuklonlar bir biri ilə nüvə qüvvəsi ilə bağlıdır. Bu nə qravitasiya, nə elektrik, nə də maqnit qüvvəsidir. Nüvə qüvvəsi yüksüz neytronları bir biri ilə nağladığı kimi neytronla proton arasında da təsir göstərir. Hazirda bu qüvvənin təbiəti tamamilə aydınlaşdırılmayıbdır.
Nuklonlar arasındakı məsafə sm-dən az olduqda, bu cəzbetmə qüvvəsi dəfetmə qüvvəsinə çüvrilir. Nuklonlar arasındakı məsafə sm olduqda bu təsir qüvvəsi praktiki olaraq yoxa çıxır.
Nüvədə nuklonları bir birindən ayırmaq üçün lazım olan enerji nüvənin rabitə enerjisi adlanır. Nüvədən bir nuklonu ayırıb uzaqlaşdırmaq üçün görülən işə nuklonun rabitə enerjisi deyilir.
Nüvənin kütləsinin təyin edilməsi güstərir ki, nüvənin sükunət kütləsi onu təşkil edən nuklonların sükunət kütləlkərinin cəmindən həmişə kiçikdir: .
Bunun səbəbi nuklonlar birləşərək nüvə əmələ gətirərkən enerjinin ayrılmasındandır.
Bu ( və ) kütlələrin fərqinə nüvənin kütlə defekti deyilir:
- və ya .
Enşteyn düsturuna görə nuklonlardan nüvə əmələ gələn zaman ayrılan enerji belə hesablanır.
.
Burada: = olduğundan
və ya
alırıq.
|