2. Атомын цөм ба электрон бүрхүүлийн бүтэц

2.6. Эрчим хүчний түвшин ба дэд түвшин

Атом дахь электроны төлөв байдлын хамгийн чухал шинж чанар бол квант механикийн хуулиудын дагуу тасралтгүй өөрчлөгддөггүй, харин гэнэт өөрчлөгддөг электроны энерги юм. зөвхөн маш тодорхой утгыг авч болно. Тиймээс бид атом дахь энергийн түвшний багц байгаа тухай ярьж болно.

Эрчим хүчний түвшин- ижил төстэй энергийн утгатай AO-ийн багц.

Эрчим хүчний түвшинг ашиглан дугаарлана үндсэн квант тоо n, зөвхөн эерэг бүхэл утгыг авч болно (n = 1, 2, 3, ...). n-ийн утга их байх тусам электроны энерги болон тэр энергийн түвшин өндөр байна. Атом бүр нь хязгааргүй тооны энергийн түвшинг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн зарим нь атомын үндсэн төлөвт электронуудаар дүүргэгдсэн байдаг бол зарим нь байдаггүй (эдгээр энергийн түвшин нь атомын өдөөгдсөн төлөвт амьдардаг).

Цахим давхарга- өгөгдсөн энергийн түвшинд байрлах электронуудын багц.

Өөрөөр хэлбэл, электрон давхарга нь электрон агуулсан энергийн түвшин юм.

Электрон давхаргын цуглуулга нь атомын электрон бүрхүүлийг бүрдүүлдэг.

Нэг электрон давхаргад электронууд энергийн хувьд бага зэрэг ялгаатай байж болох тул тэд ингэж хэлдэг энергийн түвшинг эрчим хүчний дэд түвшинд хуваадаг(дэд давхарга). Өгөгдсөн энергийн түвшинг хуваах дэд түвшний тоо нь энергийн түвшний үндсэн квант тооны тоотой тэнцүү байна.

N (захын) = n (түвшин) . (2.4)

Дэд түвшнийг тоо, үсэг ашиглан дүрсэлсэн: тоо нь эрчим хүчний түвшний тоо (цахим давхарга), үсэг нь дэд түвшинг бүрдүүлдэг AO-ийн шинж чанартай тохирч байна (s -, p -, d -, f -), жишээ нь: 2p -дэд түвшин (2p -AO, 2p -электрон).

Тиймээс эхний эрчим хүчний түвшин (Зураг 2.5) нь нэг дэд түвшнээс (1s), хоёр дахь нь хоёр (2s ба 2p), гурав дахь нь гурав (3s, 3p ба 3d), дөрөв дэх дөрөв (4s, 4p, 4d ба 4f) гэх мэт. Дэд түвшин бүр тодорхой тооны хувьцаат компаниудыг агуулдаг.

N(AO) = n2. (2.5)

Цагаан будаа. 2.5.

Эхний гурван электрон давхаргын энергийн түвшин ба дэд түвшний диаграмм

1. s хэлбэрийн AO нь энергийн бүх түвшинд байдаг, p-төрлүүд нь хоёр дахь энергийн түвшнээс эхлэн, d-төрлүүд - гурав дахь, f-төрлүүд - дөрөв дэх гэх мэт.

2. Өгөгдсөн энергийн түвшинд нэг s-, гурван p-, таван d-, долоон f-орбиталь байж болно.

3. Үндсэн квант тоо их байх тусам ХК-ийн хэмжээ их болно.

Нэг AO нь хоёроос илүү электрон агуулж болохгүй тул өгөгдсөн энергийн түвшний электронуудын нийт (хамгийн их) тоо нь AO-ийн тооноос 2 дахин их бөгөөд дараахтай тэнцүү байна.

N (e) = 2n 2. (2.6)

Тиймээс өгөгдсөн энергийн түвшинд хамгийн ихдээ 2 s төрлийн электрон, 6 p төрлийн электрон, 10 d төрлийн электрон байж болно. Нийтдээ эхний энергийн түвшинд электроны хамгийн их тоо нь 2, хоёр дахь нь - 8 (2 s-төрөл ба 6 p-төрөл), гурав дахь нь - 18 (2 s-төрөл, 6 p-төрөл ба 10). d-төрөл). Эдгээр дүгнэлтийг хүснэгтэд нэгтгэн дүгнэхэд тохиромжтой. 2.2.

Хүснэгт 2.2

Үндсэн квант тоо болох e тооны хоорондын холбоо

Бид судалгаандаа орбитал бүрт янз бүрийн энергийн түвшин болон дэд түвшний электронуудын хамгийн их тоо хэд байдгийг олж мэдсэн.

Аливаа элементийн атомын электрон бүрхүүлийн бүтцийг тогтоохын тулд өөр юу мэдэх хэрэгтэй вэ? Үүнийг хийхийн тулд тойрог замууд электроноор дүүрсэн дарааллыг мэдэх хэрэгтэй.

Электронууд атомын орбиталуудыг дүүргэх дарааллыг хамгийн бага энергийн зарчмаар (хамгийн бага энергийн зарчим) тодорхойлно.Атомын үндсэн (тогтвортой) төлөв байдал

- Энэ бол хамгийн бага эрчим хүчээр тодорхойлогддог төлөв юм. Тиймээс электронууд энергийг нэмэгдүүлэх дарааллаар тойрог замуудыг дүүргэдэг.

Нэг дэд түвшний тойрог замууд ижил энергитэй байдаг.

Тиймээс хамгийн бага энергийн зарчим нь энергийн дэд түвшнийг дүүргэх дарааллыг тодорхойлдог: электронууд нь энергийг нэмэгдүүлэхийн тулд энергийн дэд түвшинг дүүргэдэг.

Доорх зургаас харахад 15-р дэд түвшин хамгийн бага энергитэй бөгөөд энэ нь хамгийн түрүүнд электроноор дүүрдэг.

Дараа нь дараах дэд түвшнийг электроноор дүүргэнэ: 2s, 2p, 3s, 3p. 3p дэд түвшний дараа электронууд 4-р дэд түвшинг дүүргэдэг, учир нь энэ нь 3d дэд түвшнээс бага энергитэй байдаг.

Үүнийг дэд түвшний энерги нь үндсэн ба хоёрдогч квант тоонуудын нийлбэрээр тодорхойлогддогтой холбон тайлбарлаж байна, өөрөөр хэлбэл нийлбэр (n +) л). Энэ хэмжээ бага байх тусам дэд түвшний энерги бага байна. Хэрэв нийлбэрүүд n + лөөр өөр дэд түвшний хувьд ижил байвал тэдгээрийн энерги бага байх тусам үндсэн квант тоо n бага байна. Энэхүү дүрмийг Зөвлөлтийн эрдэмтэн В.М.Клечковский 1951 онд боловсруулсан. Клечковскийн дүрэм).

Зурагт үзүүлсэн дэд түвшин нь 112 электроныг багтаах боломжтой. Мэдэгдэж буй элементүүдийн атомууд нь 1-ээс 110 хүртэлх электрон агуулдаг. Тиймээс атомын үндсэн төлөв дэх бусад дэд түвшин электроноор дүүрдэггүй.

Эцэст нь электронууд нэг дэд түвшний тойрог замыг ямар дарааллаар дүүргэдэг вэ гэдэг асуултыг тодруулахад л үлдлээ. Үүнийг хийхийн тулд та танилцах хэрэгтэй Хундын дүрэм:

Нэг дэд түвшинд электронууд нь спин квант тоонуудын нийлбэрийн абсолют утга (нийт спин) хамгийн их байхаар байрладаг. Энэ нь атомын тогтвортой төлөвтэй тохирч байна.

Жишээлбэл, p-дэд түвшний гурван электроны ямар байрлал атомын тогтвортой төлөвтэй тохирч байгааг авч үзье.

Муж тус бүрийн нийт эргэлтийн үнэмлэхүй утгыг тооцоолъё:

Элементүүдийн атомын электрон бүрхүүлийн бүтэц (цахим тохиргоо).I – IV үеүүд

Төрөл бүрийн атомын электрон тохиргоог зөв дүрслэхийн тулд та дараахь зүйлийг мэдэх хэрэгтэй.

1) атом дахь электронуудын тоо (элементийн атомын дугаартай тэнцүү);

2) түвшин, дэд түвшний электронуудын хамгийн их тоо;

3) дэд түвшин ба тойрог замыг дүүргэх дараалал.

ЭлементүүдIхугацаа:

Хүснэгтэнд II, III, IV үеийн элементүүдийн атомуудын электрон бүтэц, электрон болон электрон графикийн томъёоны диаграммыг үзүүлэв.

ЭлементүүдIIхугацаа:

ЭлементүүдIIIхугацаа:

ЭлементүүдIVхугацаа:

(1887-1961) устөрөгчийн атом дахь электроны төлөвийг тодорхойлох. Тэрээр хэлбэлзлийн процессын математик илэрхийлэл ба де Бройль тэгшитгэлийг нэгтгэж дараах шугаман дифференциал нэгэн төрлийн тэгшитгэлийг олж авсан.

Энд ψ нь долгионы функц (сонгодог механик дахь долгионы хөдөлгөөний далайцын аналог) бөгөөд орон зай дахь электроны хөдөлгөөнийг долгионтой төстэй эвдрэл хэлбэрээр тодорхойлдог; x, y, z- координат, м- электрон тайван масс, h- Планкийн тогтмол, Э- нийт электрон энерги; Э p нь электроны потенциал энерги юм.

Шредингерийн тэгшитгэлийн шийдлүүд нь долгионы функцууд юм. Нэг электрон системийн (устөрөгчийн атом) хувьд электроны потенциал энергийн илэрхийлэл нь энгийн хэлбэртэй байна.

Э p = - д 2 / r,

Хаана д- электрон цэнэг; r- электроноос цөм хүртэлх зай. Энэ тохиолдолд Шредингерийн тэгшитгэл нь тодорхой шийдэлтэй байна.

Долгионы тэгшитгэлийг шийдэхийн тулд хувьсагчдыг нь салгах хэрэгтэй. Үүнийг хийхийн тулд декартын координатыг солино x, y, zбөмбөрцөг хэлбэртэй r, θ, φ. Дараа нь долгионы функцийг тус бүр нь зөвхөн нэг хувьсагч агуулсан гурван функцийн үржвэр хэлбэрээр илэрхийлж болно.

ψ( x,y,z) = Р(r) Θ(θ) Φ(φ)

Чиг үүрэг Р(r) нь долгионы функцийн радиаль бүрэлдэхүүн гэж нэрлэгддэг ба Θ(θ) Φ(φ) нь түүний өнцгийн бүрэлдэхүүн юм.

Долгионы тэгшитгэлийг шийдвэрлэхдээ бүхэл тоонуудыг оруулдаг - гэж нэрлэгддэг квант тоо(Гол нь n, тойрог зам лба соронзон м л). Чиг үүрэг Р(r) хамаарна nТэгээд л, функц Θ(θ) -аас лТэгээд м л, функц Φ(φ) -аас м л .

Нэг электрон долгионы функцийн геометрийн дүрс нь атомын тойрог зам. Энэ нь электрон олох магадлал өндөр (ихэвчлэн 90-95% магадлалын утгыг сонгодог) атомын цөмийг тойрсон орон зайн мужийг төлөөлдөг. Энэ үг Латин хэлнээс гаралтай " тойрог зам"(зам, зам), гэхдээ атомын гаригийн загварт зориулж Н.Борын санал болгосон атомыг тойрсон электроны зам (зам) гэсэн ойлголттой давхцахгүй өөр утгатай. Атомын контур Орбитал нь нэг электрон долгионы тэгшитгэлийг шийдвэрлэх замаар олж авсан долгионы функцийн график дүрслэл юм.

Квантын тоо

Долгионы тэгшитгэлийг шийдвэрлэхэд гарч буй квант тоо нь квант химийн системийн төлөвийг тодорхойлоход үйлчилдэг. Атомын орбитал бүр нь гурван квант тооны багцаар тодорхойлогддог: үндсэн n, тойрог зам лба соронзон м л .

Үндсэн квант тоо nатомын тойрог замын энергийг тодорхойлдог. Энэ нь ямар ч эерэг бүхэл утгыг авч болно. Утга өндөр байх тусам n, энерги их байх тусам тойрог замын хэмжээ том болно. Устөрөгчийн атомын Шредингерийн тэгшитгэлийг шийдвэл электрон энергийн илэрхийлэл дараах байдалтай байна.

Э= −2π 2 би 4 / n 2 h 2 = −1312,1 / n 2 (кЖ/моль)

Тиймээс үндсэн квант тооны утга бүр нь электрон энергийн тодорхой утгатай тохирч байна. Тодорхой утгатай энергийн түвшин nзаримдаа үсгээр тэмдэглэдэг К, Л, М, Н... (Учир нь n = 1, 2, 3, 4...).

Орбитын квант тоо лэрчим хүчний дэд түвшинг тодорхойлдог. Төрөл бүрийн тойрог замын квант тоо бүхий атомын орбиталууд нь энерги, хэлбэрийн хувьд ялгаатай байдаг. Хүн бүрт nбүхэл тоон утгыг зөвшөөрнө л 0-ээс ( n−1). Үнэ цэнэ л= 0, 1, 2, 3... энергийн дэд түвшинд тохирно с, х, г, е.

Маягт с- бөмбөрцөг тойрог замууд; х- тойрог замууд дамббеллтэй төстэй; г- Тэгээд е-орбиталууд нь илүү төвөгтэй хэлбэртэй байдаг.

Соронзон квант тоо м лорон зай дахь атомын тойрог замын чиглэлийг хариуцдаг. Утга бүрийн хувьд лсоронзон квант тоо м л−l-ээс +l хүртэлх бүхэл утгыг авч болно (нийт 2 л+ 1 утга). Жишээлбэл, r- тойрог замууд ( л= 1) гурван аргаар чиглүүлж болно ( м л = -1, 0, +1).

Тодорхой тойрог замыг эзэлж буй электрон нь энэ орбиталийг дүрсэлсэн гурван квант тоо, дөрөв дэх квант тоогоор тодорхойлогддог. эргүүлэх) м с, энэ нь электрон эргэлтийг тодорхойлдог - энэ элементийн бөөмийн шинж чанаруудын нэг (масс ба цэнэгийн хамт). Ээрэх- энгийн бөөмийн импульсийн өөрийн соронзон момент. Хэдийгээр энэ үг англиар " эргэлт", спин нь бөөмийн аливаа хөдөлгөөнтэй холбоогүй, харин квант шинж чанартай. Электроны спин нь спин квант тоогоор тодорхойлогддог. м с, энэ нь +1/2 ба −1/2-тэй тэнцүү байж болно.

Атом дахь электроны квант тоо:

Эрчим хүчний түвшин ба дэд түвшин

Атом дахь электроны ижил утгатай төлөв байдлын багц nдуудсан эрчим хүчний түвшин. Атомын үндсэн төлөвт электронууд байрлах түвшний тоо нь тухайн элементийн байрлах үеийн тоотой давхцдаг. Эдгээр түвшний тоог тоогоор тэмдэглэнэ: 1, 2, 3,... (бага тохиолдолд - үсгээр) К, Л, М, ...).

Эрчим хүчний дэд түвшин- квант тоонуудын ижил утгуудаар тодорхойлогддог атом дахь электроны энергийн төлөв байдлын багц nТэгээд л. Дэд түвшнийг үсгээр тэмдэглэв: с, х, г, е... Эхний эрчим хүчний түвшин нь нэг дэд түвшинтэй, хоёр дахь нь хоёр дэд түвшинтэй, гурав дахь нь гурван дэд түвшинтэй гэх мэт.

Хэрэв диаграмм дээр тойрог замуудыг нүд (дөрвөлжин хүрээ), электронуудыг сум хэлбэрээр (эсвэл ↓) дүрсэлсэн бол үндсэн квант тоо нь энергийн түвшин (EL), хослолыг тодорхойлдог болохыг харж болно. үндсэн ба тойрог замын квант тоонуудын - эрчим хүчний дэд түвшин (ESL) ), үндсэн, тойрог замын болон соронзон квант тоонуудын багц - атомын тойрог зам, мөн дөрвөн квант тоо бүгд электрон байна.

Орбитал бүр тодорхой энергитэй байдаг. Тойрог замын тэмдэглэгээ нь эрчим хүчний түвшний дугаар болон харгалзах дэд түвшинд харгалзах үсгийг агуулна: 1 с, 3х, 4ггэх мэт. Эрчим хүчний түвшин бүрийн хувьд хоёр дахь шатнаас эхлэн гурван тэнцүү энерги байх боломжтой х-орбиталууд харилцан перпендикуляр гурван чиглэлд байрладаг. Эрчим хүчний түвшин бүрт гурав дахь шатнаас эхлэн тав байна г- илүү төвөгтэй дөрвөн дэлбэн хэлбэртэй тойрог замууд. Дөрөв дэх энергийн түвшнээс эхлэн бүр илүү төвөгтэй хэлбэрүүд гарч ирдэг. е- тойрог замууд; түвшин бүрт долоон ширхэг байдаг. Түүн дээр тархсан электрон цэнэг бүхий атомын орбиталыг ихэвчлэн электрон үүл гэж нэрлэдэг.

Электрон нягт

Электрон цэнэгийн орон зайн тархалтыг электрон нягт гэж нэрлэдэг. Элемент эзэлхүүн дэх электроныг олох магадлалыг үндэслэн d В|ψ|-тэй тэнцүү байна 2 г В, электрон нягтын радиаль тархалтын функцийг тооцоолж болно.

Хэрэв бид d зузаантай бөмбөрцөг давхаргын эзэлхүүнийг энгийн эзэлхүүнээр авбал rзайд rатомын цөмөөс, тэгвэл

г В= 4π r 2 г r,

ба атом дахь электроныг олох магадлалын радиаль тархалтын функц (электрон нягтын магадлал) тэнцүү байна.

В r= 4π r 2 |ψ| 2 г r

Энэ нь d зузаантай бөмбөрцөг давхаргад электрон илрүүлэх магадлалыг илэрхийлнэ rатомын цөмөөс давхаргын тодорхой зайд.

1-ийн хувьд с-орбиталууд, электрон илрүүлэх магадлал нь цөмөөс 52.9 нм зайд байрлах давхаргад хамгийн их байдаг. Атомын цөмөөс холдох тусам электрон олох магадлал тэг рүү ойртоно. 2-р тохиолдолд с-орбитал, хоёр максим ба зангилааны цэг муруй дээр гарч ирэх ба электрон илрүүлэх магадлал тэгтэй тэнцүү байна. Ерөнхийдөө квант тоогоор тодорхойлогддог тойрог замын хувьд nТэгээд л, радиаль магадлалын тархалтын функцийн график дээрх зангилааны тоо нь ( n − л − 1).

Дэлхий дээр байгаа бүх хүмүүсийг эрчим хүчний хөгжлийн түвшингээс хамааран хэд хэдэн бүлэгт хувааж болно.

• 1-р түвшин. Хамгийн доод түвшин. Үүнд эрчим хүчний талбар нь эвдэрсэн, суларсан хүмүүс орно. Ихэнхдээ эдгээр нь архаг эсвэл түр зуурын өвчтэй хүн төрөлхтний төлөөлөгчид юм.
• 2-р түвшин. Кавказын үндэстэнд хамаарах хүн амын нэг хэсэг бөгөөд түүний био талбайг ухамсартайгаар тусгадаггүй.
• 3-р түвшин. Энэ нь зөвхөн өөрийн био талбайг төдийгүй өөр хүний ​​эрч хүчийг мэдрэх боломжийг танд олгоно. Үүнийг хийж чаддаг хүмүүсийг ихэвчлэн зөн билэгч гэж нэрлэдэг.
• 4-р түвшин. Эрчим хүчийг төвлөрүүлж, дараа нь амьд оршнолууд (хүмүүс, амьтан), үйл явдал, хүрээлэн буй объектууд болон нөлөөлж болох бүх зүйл рүү чиглүүлэх чадвартай гаригийн оршин суугчдын нэг хэсэг. Энэ бүлэгт харанхуй ба гэрлийн ид шидийг эзэмшдэг мэргэ төлөгчид (эмч, эдгээгч, шулам, бөө, мэргэ төлөгчид) багтдаг. Энэтхэгийн орнуудад ийм хүмүүсийг асмер, эдгээгч гэж нэрлэдэг. Анхан шатны иогчид мөн дөрөвдүгээр түвшинд тооцогддог.
• 5-р түвшин. Тав дахь бүлэг нь эсийн түвшинд (үр хөврөлийн эсээс бусад) бие махбодоо нөхөн сэргээх, нөхөн сэргээх чадвартай хүмүүсээс бүрддэг. Байгаль дээр төрсөн цагаасаа л ийм хүч чадалтай хүмүүс байдаггүй. Тав, зургаа дахь түвшний энергийг эзэмшдэг хүн бүр өөрийгөө сайжруулах, био талбайгаа хөгжүүлэх талаар асар их ажил хийсэн.
• 6-8 түвшин. Хамгийн дээд түвшний йогчид, Энэтхэгийн шидтэнгүүдийн эзэмшсэн энергийн талбарыг ухамсарлах хязгаар. Ийм хүмүүс хүний ​​болон хойч үеийнхний хувь заяанд нөлөөлж, сэтгэцийг хянаж, бусад ноцтой өөрчлөлтүүдийг ухамсартайгаар хийх чадвартай байдаг.

Эзотерикч Г.Лэндис хүний ​​энергийн түвшинг хөгжүүлэхэд тусалдаг арав гаруй хүчин зүйлийг тодорхойлсон.

1. Био талбайн хүчийг нэмэгдүүлэхэд тусалдаг дасгалуудыг гүйцэтгэх.
2. Сөрөг бус харин эерэг сэтгэл хөдлөлд анхаарлаа хандуул. Эхнийх нь хуримтлагдах, сүүлчийнх нь арилгах.
3. Өөрийгөө эргэцүүлэн бодох, бясалгал хийх.
4. Эрчим хүчний өндөр түвшний хүмүүстэй байнгын харилцаа холбоо, харилцаа холбоо.
5. Орчлон ертөнцийн энергийг аль болох их хэмжээгээр шингээх хүсэл - прана.
6. Бүх үүргээ биелүүл.
7. Бие махбодийг хоол хүнснээс зөвхөн ашигтай энерги авах чадварыг хөгжүүлэх.
8. Амьсгалах явцад хийн солилцоо илүү эрчимтэй явагдахын тулд зөв амьсгалж сур.
9. Бие махбодийн тэсвэр тэвчээрийг хөгжүүлэх.
10. Нуруу, үе мөчний уян хатан байдлыг сайжруулахад чиглэсэн дасгал хийх.
11. Унтах үед биологийн энергийг хүлээн авах, хадгалах.
12. Хоосон яриа, ашиг тусгүй үйлдлээс зайлсхийх.
13. Амьд амьтан (амьтан, шувууд) -тай байнга холбоотой байх.
14. Ургамал, хүнсний ногоо тариалах (цэцэрлэгт цэцэг, жимсний ургац тариалах)
15. Хобби болгож урлагийн салбарт өөрийгөө зориулж байна.
16. Цагаан хоолтон эсвэл түүгээр хийсэн мах, аяга тавагны хэрэглээг багасгах.

Био талбайгаа хөгжүүлэхийн тулд жагсаалтад орсон зүйл бүрийг эргэлзээгүйгээр биелүүлэх шаардлагагүй. Та өгсөн хэдэн зөвлөмжийг авч, тэдгээрийг байнга, бүрэн дүүрэн хэрэгжүүлэхийг оролдож болно. Энэ сонголт нь бүх зөвлөмжийг дагаж мөрдөхийг оролдохоос илүү дээр байх болно, гэхдээ эцэст нь заасан зааврын талаар шударга бус байх болно. Жагсаалтын эхний хагаст байгаа цэгүүд нь эрчим хүчний түвшинг хөгжүүлэхэд хамгийн их үр дүнтэй нөлөө үзүүлдэг тул тэдгээрийг хадгалах нь зүйтэй.

Энэ нийтлэлд энергийн түвшин хэзээ нээгдсэнийг тайлбарласан болно. Мөн тэдгээрийг хэрхэн тайлбарлаж, атом дахь электроны энергийн квантчлал гэх мэт бодисын шинж чанарыг хэрхэн ашигладаг талаар.

Аянга ба гантиг

Хоолны талаар санаа зовохгүйгээр хийсвэр асуулт асуух боломжтой болсноос хойш бодисын бүтэц нь хүн төрөлхтний сонирхлыг татсаар ирсэн. Аянга, үер, ган гачиг зэрэг аймшигт үзэгдлүүд аймшигт байдалд хүргэв. Эргэн тойронд юу болж байгааг тайлбарлаж чадахгүй байгаа нь золиослол шаарддаг ууртай бурхадын санааг төрүүлэв. Хүмүүс өдөр бүр дараагийн сүйрэлд бэлэн байхын тулд цаг агаарыг урьдчилан таамаглахыг сурахыг хичээдэг. Эртний Грекчүүд бодис нь маш жижиг хэсгүүдээс бүрддэг гэдгийг ойлгосон. Олон арван жилийн турш олон хүний ​​алхаж байсан гантиг шатууд хэлбэрээ өөрчилдөг нь хөл бүр нь чулууны зарим хэсгийг авч явдаг болохыг тэд анзаарчээ. Энэхүү нээлтээс эхлээд энергийн түвшин гэж юу болох тухай ойлголт хүртэл цаг хугацааны хувьд ч, мэдлэгийн хэмжээгээр ч маш хол байдаг. Гэсэн хэдий ч гурван мянга гаруй жилийн өмнө хэлсэн үг нь манай шинжлэх ухааныг орчин үеийн хэлбэрт оруулсан юм.

Рутерфорд, Бор

20-р зууны эхэн үед цахилгаантай хийсэн туршилтуудын ачаар бодисын бүх химийн шинж чанарыг агуулсан хамгийн бага тоосонцор нь атом гэдгийг аль хэдийн мэддэг болсон. Ерөнхийдөө энэ нь цахилгаан саармаг байсан ч эерэг болон сөрөг элементүүдийг агуулсан байв. Эрдэмтэд тэдгээрийг хэрхэн тарааж байгааг олж мэдэх шаардлагатай байв. Хэд хэдэн загварыг санал болгосон бөгөөд тэдгээрийн нэгийг нь бүр "үзэмтэй талх" гэж нэрлэдэг байв. Резерфордын алдарт туршилтаар атомын төвд хүнд эерэг цөм байдаг бол сөрөг цэнэг нь захад эргэдэг жижиг гэрлийн электронуудад төвлөрдөг болохыг харуулсан. Атом дахь электронуудын энергийн түвшин ба тэдгээрийг нээх үйл явц нь физикийг шинэ нээлтэд хүргэсэн. Максвеллийн тэгшитгэлийн дагуу аливаа хөдөлж буй цэнэгтэй биет орон зайд тасралтгүй энерги ялгаруулж талбар үүсгэдэг. Тиймээс асуулт гарч ирэв: яагаад электронууд атомуудад эргэлддэг, гэхдээ ялгардаггүй, цөмд унадаггүй, энерги алддаг вэ? Борын постулатуудын ачаар электронууд нь атом дахь энергийн тодорхой түвшинг эзэлдэг бөгөөд эдгээр тогтвортой тойрог замд байхдаа энерги алддаггүй нь тодорхой болсон. Энэхүү онолын диссертацид физик үндэслэл хэрэгтэй байсан.

Планк ба лазер

Макс Планк зарим тэгшитгэлийн шийдлийг хялбарчлахыг оролдохдоо квант гэсэн ойлголтыг гаргаж ирснээр физикт шинэ эрин үе эхэлсэн. Үүнийг сонгодог бус үе гэж нэрлэдэг бөгөөд хүн төрөлхтний амьдралыг үндсээр нь өөрчилсөн хэд хэдэн чухал нээлтүүдтэй холбоотой юм. Анагаах ухаанд пенициллиний нэгэн адил физикийн квант нь бүхэл бүтэн мэдлэгийн системд хувьсгал хийсэн. Шинэ томьёо нь үгүйсгээгүй, харин ч эсрэгээрээ өмнөх дүгнэлтийг баталгаажуулсан нь анхаарал татаж байна. Эзлэхүүний биет, макро зай, энгийн хурдны нөхцөлд тэдгээр нь танил, ойлгомжтой хууль болж хувирав. Квантын физик нь атом дахь электронуудын энергийн түвшин яагаад байдаг зэрэг олон асуултад хариулахад тусалсан. Электронууд нэг тойрог замаас нөгөө тойрог руу үсрэх боломжтой нь тодорхой болсон. Энэ тохиолдолд үсрэлтийн чиглэлээс хамааран энерги шингээх эсвэл ялгаруулах тохиолдол гардаг. Бодисын олон шинж чанар нь эдгээр огцом шилжилт дээр суурилдаг. Атомуудад энергийн түвшин байдаг тул лазерууд ажилладаг, спектроскопи байдаг бөгөөд шинэ материал бий болгох боломжтой байдаг.

Долгион ба фотон

Гэсэн хэдий ч энергийн квантчлалын үзэгдэл өөрөө яагаад зарим түвшин тогтвортой байдаг, атомын тойрог замаас цөм хүртэлх зай яагаад хамаардаг болохыг тодорхой тайлбарлаж чадахгүй. Уламжлалт бус санаа аврах ажилд ирэв. Энэ бүхэн ижил объектууд дээр хийсэн янз бүрийн туршилтуудын үр дүнгийн зөрүүгээс эхэлсэн. Зарим тохиолдолд тэд масстай, тиймээс инерцитэй бөөмс шиг аашилдаг: ялтсуудыг хөдөлгөж, ирийг эргүүлэв. Бусад тохиолдолд бие биенээ огтолж, цуцлах эсвэл сайжруулж чаддаг долгионы багц хэлбэрээр (жишээлбэл, фотон, гэрэл зөөгч). Үүний үр дүнд эрдэмтэд электронууд нь бөөмс, долгион хоёулаа гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх ёстой байв. Долгион бөөмийн хоёрдмол байдал гэж нэрлэгддэг зүйл нь атомын энергийн түвшинг тайлбарлав. Долгионы адил тойрог дотор хөдөлж буй электрон өөр дээрээ давхцдаг. Тиймээс, хэрэв "толгой" -ын дээд тал нь "сүүл" -ийн хамгийн бага хэмжээтэй давхцаж байвал долгион бүдгэрнэ. Төвөөс тодорхой зайд максимууд давхцаж, электрон нь атомын энергийн түвшинг бий болгож, өөрийгөө тасралтгүй дэмжиж байгаа мэт оршин тогтнох боломжтой.

Хими ба электрон

Бодисын химийн шинж чанарыг судлах явцад тэдгээр нь тус бүр өөрийн гэсэн түвшинтэй болох нь тогтоогджээ. Өөрөөр хэлбэл, гели нь устөрөгчөөс өөр дүр төрхтэй байдаг ч атомын тоо нь зөвхөн нэгээр ялгаатай байдаг. Химийн элементийн атомуудын энергийн түвшин нь тэдгээрийн нийт тооноос хамаарна. Өөрөөр хэлбэл, дээд электронууд доод түвшинд "дарж" тэднийг шилжихэд хүргэдэг. Атомын энергийн бүрхүүлийн бүтэц нь дөрвөн үндсэн квант тоогоор тодорхойлогддог өөрийн гэсэн хуультай. Тэдгээрийг мэддэг тул химийн элемент бүрийн төрөл бүрийн электронуудын энергийн түвшинг тооцоолоход хялбар байдаг.