2. Atomlarning yadrolari va elektron qobiqlarining tuzilishi

2.6. Energiya darajalari va pastki darajalari

Atomdagi elektron holatining eng muhim xarakteristikasi elektronning energiyasi bo'lib, u kvant mexanikasi qonunlariga ko'ra, doimiy ravishda emas, balki keskin o'zgaradi, ya'ni. faqat juda aniq qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Shunday qilib, atomda energiya darajalari to'plami mavjudligi haqida gapirish mumkin.

Energiya darajasi- energiya qiymatlari o'xshash bo'lgan AOlar to'plami.

Energiya darajalari raqamlangan bosh kvant soni n, bu faqat musbat butun qiymatlarni qabul qilishi mumkin (n = 1, 2, 3, ...). n qiymati qanchalik katta bo'lsa, elektronning energiyasi va bu energiya darajasi shunchalik yuqori bo'ladi. Har bir atom cheksiz ko'p energiya darajalarini o'z ichiga oladi, ularning ba'zilari atomning asosiy holatidagi elektronlar bilan to'ldirilgan, ba'zilari esa yo'q (bu energiya darajalari atomning qo'zg'aluvchan holatida joylashgan).

Elektron qatlam- ma'lum energiya darajasida joylashgan elektronlar to'plami.

Boshqacha qilib aytganda, elektron qatlam elektronlarni o'z ichiga olgan energiya darajasidir.

Elektron qatlamlar to'plami atomning elektron qobig'ini hosil qiladi.

Xuddi shu elektron qatlam ichida elektronlar energiya jihatidan bir oz farq qilishi mumkin va shuning uchun ular buni aytishadi energiya darajalari energiya quyi darajalariga bo'linadi(pastki qatlamlar). Berilgan energiya darajasi bo'linadigan pastki darajalar soni energiya darajasining asosiy kvant soniga teng:

N (shahar atrofi) = n (daraja) . (2.4)

Pastki darajalar raqamlar va harflar yordamida tasvirlangan: raqam energiya darajasining soniga (elektron qatlam), harf pastki darajalarni tashkil etuvchi AO tabiatiga mos keladi (s -, p -, d -, f -), masalan: 2p -pastki darajali (2p -AO, 2p -elektron).

Shunday qilib, birinchi energiya darajasi (2.5-rasm) bitta pastki darajadagi (1s), ikkinchisi - ikkitadan (2s va 2p), uchinchisi - uchtadan (3s, 3p va 3d), to'rtinchisi to'rtdan (4s, 4p, 4d va 4f) va boshqalar. Har bir kichik daraja ma'lum miqdordagi aktsiyadorlik jamiyatlarini o'z ichiga oladi:

N(AO) = n2. (2.5)

Guruch. 2.5.

Birinchi uchta elektron qatlam uchun energiya darajalari va pastki darajalar diagrammasi

1. s-tipdagi AO barcha energetik darajalarda mavjud, p-tiplari ikkinchi energiya darajasidan, d-tipi - uchinchidan, f-tipi - to'rtinchidan va boshqalar paydo bo'ladi.

2. Berilgan energiya darajasida bitta s-, uchta p-, beshta d-, etti f-orbital bo'lishi mumkin.

3. Bosh kvant soni qanchalik katta bo'lsa, OAJ hajmi shunchalik katta bo'ladi.

Bitta AO ikkitadan ortiq elektronni o'z ichiga olmaydi, shuning uchun ma'lum bir energiya darajasidagi elektronlarning umumiy (maksimal) soni AO sonidan 2 baravar ko'p va quyidagilarga teng:

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

Shunday qilib, berilgan energiya darajasida maksimal 2 ta s tipidagi elektron, 6 ta p tipidagi elektron va 10 ta d tipidagi elektron bo'lishi mumkin. Hammasi bo'lib, birinchi energiya darajasida elektronlarning maksimal soni 2, ikkinchisida - 8 (2 s-tip va 6 p-tip), uchinchisida - 18 (2 s-tip, 6 p-tip va 10 ta). d-turi). Ushbu xulosalarni jadvalda umumlashtirish qulay. 2.2.

2.2-jadval

Bosh kvant soni, e soni o'rtasidagi bog'liqlik

Biz o'rganar ekanmiz, har bir orbitaldagi elektronlarning maksimal soni turli energiya darajalarida va pastki darajalarda qancha ekanligini bilib oldik.

Har qanday element atomining elektron qobig'ining tuzilishini o'rnatish uchun yana nimani bilishingiz kerak? Buning uchun orbitallarni elektronlar bilan to'ldirish tartibini bilish kerak.

Elektronlarning atom orbitallarini to'ldirish tartibi eng kam energiya printsipi (minimal energiya printsipi) bilan belgilanadi: Atomning asosiy (barqaror) holati

- Bu minimal energiya bilan tavsiflangan holat. Shuning uchun elektronlar orbitallarni energiyani oshirish tartibida to'ldiradi.

Xuddi shu pastki darajadagi orbitallar bir xil energiyaga ega.

Shuning uchun, eng kam energiya printsipi energiya pastki darajalarini to'ldirish tartibini belgilaydi: elektronlar energiyani oshirish tartibida energiya pastki darajalarini to'ldiradi.

Quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, 15-chi daraja eng past energiyaga ega, bu birinchi bo'lib elektronlar bilan to'ldiriladi.

Keyin quyidagi pastki darajalar elektronlar bilan ketma-ket to'ldiriladi: 2s, 2p, 3s, 3p. 3p pastki sathdan keyin elektronlar 4-chi pastki sathni to'ldiradi, chunki u 3d pastki sathidan kamroq energiyaga ega.

Bu quyi darajaning energiyasi asosiy va ikkilamchi kvant sonlarining yig'indisi, ya'ni yig'indisi (n +) bilan aniqlanishi bilan izohlanadi. l). Bu miqdor qanchalik kichik bo'lsa, pastki darajaning energiyasi shunchalik past bo'ladi. Agar summalar n + bo'lsa l turli pastki darajalar uchun bir xil bo'lsa, ularning energiyasi pastroq bo'lsa, asosiy kvant soni n qanchalik past bo'lsa. Belgilangan qoidalar 1951 yilda sovet olimi V. M. Klechkovskiy tomonidan ishlab chiqilgan ( Klechkovskiy qoidalari).

Rasmda ko'rsatilgan pastki darajalar 112 elektronni sig'dira oladi. Ma'lum elementlarning atomlarida 1 dan 110 gacha elektronlar mavjud. Shuning uchun atomlarning asosiy holatlaridagi boshqa pastki darajalar elektronlar bilan to'ldirilmaydi.

Va nihoyat, elektronlar bitta pastki darajadagi orbitalarni qanday tartibda to'ldirishi haqidagi savolga aniqlik kiritish uchun qoladi. Buning uchun siz tanishishingiz kerak Hund qoidasi:

Bir pastki sathda elektronlar spin kvant sonlari yig'indisining mutlaq qiymati (umumiy spin) maksimal bo'ladigan tarzda joylashtirilgan. Bu atomning barqaror holatiga mos keladi.

Masalan, p-kichik darajadagi uchta elektronning qanday joylashishi atomning barqaror holatiga mos kelishini ko'rib chiqaylik:

Keling, har bir holat uchun umumiy aylanishning mutlaq qiymatini hisoblaymiz:

Elementlar atomlarining elektron qobiqlari (elektron konfiguratsiyalari) tuzilishiI – IV davrlar

Turli atomlarning elektron konfiguratsiyasini to'g'ri tasvirlash uchun siz quyidagilarni bilishingiz kerak:

1) atomdagi elektronlar soni (elementning atom raqamiga teng);

2) sathlarda, pastki sathlarda elektronlarning maksimal soni;

3) pastki sathlar va orbitallarni to'ldirish tartibi.

ElementlarIdavr:

Jadvallarda II, III va IV davrlar elementlari atomlarining elektron tuzilishi, elektron va elektron-grafik formulalari diagrammalari keltirilgan.

ElementlarIIdavr:

ElementlarIIIdavr:

ElementlarIVdavr:

(1887-1961) vodorod atomidagi elektronning holatini tasvirlash. U tebranish jarayonlari uchun matematik ifodalarni va de Broyl tenglamasini birlashtirib, quyidagi chiziqli differentsial bir jinsli tenglamani oldi:

bu erda ps - to'lqin funksiyasi (klassik mexanikada to'lqin harakati uchun amplitudaning analogi), bu elektronning kosmosdagi harakatini to'lqinga o'xshash buzilish sifatida tavsiflaydi; x, y, z- koordinatalar, m- elektronning tinch massasi, h- Plank doimiysi, E- umumiy elektron energiya; E p - elektronning potentsial energiyasi.

Shredinger tenglamasining yechimlari to‘lqin funksiyalaridir. Bir elektronli tizim (vodorod atomi) uchun elektronning potentsial energiyasini ifodalash oddiy shaklga ega:

E p = - e 2 / r,

Qayerda e- elektron zaryad, r- elektrondan yadrogacha bo'lgan masofa. Bunday holda, Shredinger tenglamasi aniq yechimga ega.

To'lqin tenglamasini yechish uchun uning o'zgaruvchilarini ajratish kerak. Buning uchun Dekart koordinatalarini almashtiring x, y, z sharsimon r, th, ph. Keyin to'lqin funktsiyasini uchta funktsiyaning mahsuloti sifatida ko'rsatish mumkin, ularning har biri faqat bitta o'zgaruvchini o'z ichiga oladi:

ψ( x,y,z) = R(r) Θ(θ) Φ(φ)

Funktsiya R(r) to‘lqin funksiyasining radial komponenti, D(th) PH(ph) esa uning burchak komponentlari deyiladi.

To'lqin tenglamasini echishda butun sonlar kiritiladi - bu deyiladi kvant raqamlari(Asosiy narsa n, orbital l va magnit m l). Funktsiya R(r) ga bog'liq n Va l, funksiya D(th) - dan l Va m l, funksiya P(ph) - dan m l .

Bir elektronli to'lqin funksiyasining geometrik tasviri atom orbitali. Bu elektronni topish ehtimoli yuqori bo'lgan atom yadrosi atrofidagi bo'shliq hududini ifodalaydi (odatda 90-95% ehtimollik qiymati tanlanadi). Bu so'z lotin tilidan olingan " orbita"(yo'l, yo'l), lekin N. Bor tomonidan atomning sayyoraviy modeli uchun taklif qilingan elektronning atom atrofidagi traektoriyasi (yo'li) tushunchasi bilan mos kelmaydigan boshqa ma'noga ega. Atomning konturlari. orbital - bitta elektron uchun to'lqin tenglamasini echish natijasida olingan to'lqin funktsiyasining grafik ko'rinishi.

Kvant raqamlari

To'lqin tenglamasini yechishda paydo bo'ladigan kvant raqamlari kvant kimyoviy tizimining holatlarini tavsiflash uchun xizmat qiladi. Har bir atom orbitali uchta kvant sonlari to'plami bilan tavsiflanadi: asosiy n, orbital l va magnit m l .

Bosh kvant soni n atom orbitalining energiyasini xarakterlaydi. U har qanday musbat butun qiymatni qabul qilishi mumkin. Qiymat qanchalik baland n, energiya qanchalik yuqori bo'lsa va orbital hajmi shunchalik katta bo'ladi. Vodorod atomi uchun Shredinger tenglamasini yechish elektron energiyasining quyidagi ifodasini beradi:

E= −2p 2 men 4 / n 2 h 2 = −1312,1 / n 2 (kJ/mol)

Shunday qilib, asosiy kvant sonining har bir qiymati elektron energiyasining ma'lum bir qiymatiga mos keladi. Muayyan qiymatlarga ega energiya darajalari n ba'zan harflar bilan ko'rsatiladi K, L, M, N... (uchun n = 1, 2, 3, 4...).

Orbital kvant soni l energetik darajani tavsiflaydi. Turli orbital kvant raqamlariga ega bo'lgan atom orbitallari energiya va shaklda farqlanadi. Hamma uchun n ruxsat etilgan butun son qiymatlari l 0 dan ( n−1). Qadriyatlar l= 0, 1, 2, 3... energiya pastki darajalariga mos keladi s, p, d, f.

Shakl s- sharsimon orbitallar; p-orbitallar dumbbelllarga o'xshaydi; d- Va f-orbitallar murakkabroq shaklga ega.

Magnit kvant soni m l kosmosdagi atom orbitallarining yo'nalishi uchun javobgardir. Har bir qiymat uchun l magnit kvant soni m l−l dan +l gacha (jami 2 ta) butun qiymatlarni qabul qilishi mumkin l+ 1 qiymat). Masalan, r-orbitallar ( l= 1) uchta usulda yo'naltirilishi mumkin ( m l = -1, 0, +1).

Muayyan orbitalni egallagan elektron ushbu orbitalni tavsiflovchi uchta kvant soni va to'rtinchi kvant soni bilan tavsiflanadi ( aylanish) m s, elektron spinni tavsiflovchi - bu elementar zarraning xususiyatlaridan biri (massa va zaryad bilan birga). Spin- elementar zarracha impulsining o'ziga xos magnit momenti. Garchi bu so'z inglizchada " aylanish", spin zarrachaning har qanday harakati bilan bog'liq emas, balki kvant xarakteriga ega. Elektronning spini spin kvant soni bilan tavsiflanadi. m s, bu +1/2 va -1/2 ga teng bo'lishi mumkin.

Atomdagi elektron uchun kvant raqamlari:

Energiya darajalari va pastki darajalari

Bir xil qiymatga ega bo'lgan atomdagi elektronning holatlar to'plami n chaqirdi energiya darajasi. Atomning asosiy holatida elektronlar joylashgan darajalar soni element joylashgan davr soniga to'g'ri keladi. Ushbu darajalarning raqamlari raqamlar bilan belgilanadi: 1, 2, 3,... (kamroq - harflar bilan). K, L, M, ...).

Energiya pastki darajasi- atomdagi elektronning kvant sonlarining bir xil qiymatlari bilan tavsiflangan energiya holatlari to'plami n Va l. Pastki darajalar harflar bilan belgilanadi: s, p, d, f...Birinchi energetik sathda bitta pastki daraja, ikkinchisida ikkita pastki daraja, uchinchisida uchta pastki daraja va hokazo.

Agar diagrammada orbitallar hujayralar (kvadrat ramkalar) shaklida va elektronlar - strelkalar (yoki ↓) shaklida belgilangan bo'lsa, unda siz asosiy kvant soni energiya darajasini (EL), kombinatsiyani tavsiflashini ko'rishingiz mumkin. asosiy va orbital kvant sonlari - energiya pastki darajasi (ESL) ), asosiy, orbital va magnit kvant sonlari to'plami - atom orbitali, va barcha to'rt kvant soni elektrondir.

Har bir orbital o'ziga xos energiyaga ega. Orbital belgi energiya darajasining raqamini va tegishli pastki darajaga mos keladigan harfni o'z ichiga oladi: 1 s, 3p, 4d va hokazo. Har bir energiya darajasi uchun, ikkinchidan boshlab, uchta teng energiya mavjudligi mumkin p-uchta o'zaro perpendikulyar yo'nalishda joylashgan orbitallar. Har bir energiya darajasida, uchinchidan boshlab, beshtasi mavjud d- murakkabroq to'rt bo'lakli shaklga ega bo'lgan orbitallar. To'rtinchi energiya darajasidan boshlab, yanada murakkab shakllar paydo bo'ladi. f-orbitallar; ularning har bir darajasida ettitasi bor. Ustida elektron zaryadi taqsimlangan atom orbital ko'pincha elektron bulut deb ataladi.

Elektron zichligi

Elektron zaryadining fazoda taqsimlanishi elektron zichligi deyiladi. Elementar hajmda elektronni topish ehtimoliga asoslanib d V|ps| ga teng 2 d V, elektron zichligining radial taqsimot funksiyasini hisoblash mumkin.

Elementar hajm sifatida d qalinlikdagi sferik qatlam hajmini olsak r masofada r atom yadrosidan, keyin

d V= 4p r 2 d r,

va atomda elektronni topish ehtimolining radial taqsimot funksiyasi (elektron zichligi ehtimoli) ga teng.

V r= 4p r 2 |ps| 2 d r

U qalinligi d bo'lgan sferik qatlamda elektronni aniqlash ehtimolini ifodalaydi r qatlamning atom yadrosidan ma'lum masofada.

1 uchun s-orbitallar, yadrodan 52,9 nm masofada joylashgan qatlamda elektronni aniqlash ehtimoli maksimaldir. Atom yadrosidan uzoqlashganda, elektronni topish ehtimoli nolga yaqinlashadi. 2-holatda s-orbitallar, ikkita maksimal va tugun nuqtasi egri chiziqda paydo bo'ladi, bu erda elektronni aniqlash ehtimoli nolga teng. Umuman olganda, kvant raqamlari bilan tavsiflangan orbital uchun n Va l, radial ehtimollik taqsimoti funksiyasi grafigidagi tugunlar soni ( ga teng) n − l − 1).

Dunyoda mavjud bo'lgan barcha odamlarni energiya rivojlanish darajasiga ko'ra bir necha guruhlarga bo'lish mumkin.

• 1-daraja. Eng past daraja. Bunga energiya maydoni buzilgan va zaiflashgan odamlar kiradi. Ko'pincha bu surunkali yoki vaqtinchalik kasalliklarga chalingan insoniyat vakillari.
• 2-daraja. Kavkaz irqiga mansub va uning biofildini ongli ravishda aks ettirmaydigan aholining bir qismi.
• 3-daraja. Bu sizga nafaqat biofildingizni, balki boshqa odamning energiyasini ham his qilish imkoniyatini beradi. Buni qila oladigan odamlarni ko'pincha psixikalar deb atashadi.
• 4-daraja. Energiyani to'plash va keyin uni tirik mavjudotlarga (odamlar va hayvonlarga), hodisalarga, atrofdagi narsalarga va ta'sir qilishi mumkin bo'lgan barcha narsalarga yo'naltirishga qodir bo'lgan sayyora aholisining bir qismi. Bu guruhga qorong'u va engil sehrni o'zlashtirgan sehrgarlar (tabiblar, tabiblar, jodugarlar, shamanlar, sehrgarlar) kiradi. Hindiston mamlakatlarida bunday odamlar asmerlar va tabiblar deb ataladi. Boshlang'ich yogis ham to'rtinchi darajali hisoblanadi.
• 5-daraja. Beshinchi guruh o'z tanasini hujayra darajasida (germ hujayralaridan tashqari) qayta tiklash va tiklashga qodir bo'lgan odamlardan iborat. Tabiatda tug'ilishdan bunday kuchga ega bo'lgan odamlar yo'q. Beshinchi va oltinchi darajadagi energiyaga ega bo'lgan har bir kishi o'z-o'zini takomillashtirish va biofildini rivojlantirish bo'yicha juda ko'p ishlarni amalga oshirdi.
• 6-8 daraja. Yogislar va eng yuqori darajadagi hind sehrgarlari ega bo'lgan o'z energiya maydonini bilish chegarasi. Bunday odamlar inson va keyingi avlodlarning taqdiriga ta'sir ko'rsatishga, psixikani nazorat qilishga va boshqa jiddiy o'zgarishlarni ongli ravishda amalga oshirishga qodir.

Ezoterik G. Landis insonning energiya darajasini rivojlantirishga yordam beradigan o'ndan ortiq omillarni aniqladi.

1. Biofildning kuchini oshirishga yordam beradigan mashqlarni bajarish.
2. Salbiy his-tuyg'ularga emas, balki ijobiy his-tuyg'ularga e'tibor qarating. Birinchisini to'plash va ikkinchisini yo'q qilish.
3. O'z-o'zini tafakkur va meditatsiya.
4. Yuqori energiya darajasiga mansub odamlar bilan doimiy muloqot va aloqa.
5. Olamning iloji boricha ko'proq energiyasini o'zlashtirish istagi - prana.
6. Barcha majburiyatlaringizni bajaring.
7. Tananing oziq-ovqatdan faqat foydali energiya olish qobiliyatini rivojlantirish.
8. To'g'ri nafas olishni o'rganing, shunda nafas olish paytida gaz almashinuvi yanada kuchliroq bo'ladi.
9. Jismoniy chidamlilikni rivojlantirish.
10. Orqa miya va bo'g'imlarning moslashuvchanligini yaxshilashga qaratilgan mashqlarni bajarish.
11. Uyqu paytida biologik energiyani qabul qilish va saqlash.
12. Bo'sh gaplardan va foyda keltirmaydigan harakatlardan qochish.
13. Tirik mavjudotlar (hayvonlar va qushlar) bilan doimiy aloqada bo'lish.
14. O'simliklar va sabzavotlarni etishtirish (bog'da gullar, mevali ekinlarni etishtirish)
15. O'zini sevimli mashg'ulot sifatida san'at sohasiga bag'ishlash.
16. Vegetarianizm yoki undan tayyorlangan go'sht va idishlarni iste'mol qilishni minimallashtirish.

O'z biofildingizni rivojlantirish uchun ro'yxatda ko'rsatilgan har bir bandni shubhasiz bajarishga hojat yo'q. Siz berilgan maslahatlardan bir nechtasini olishingiz va ularni doimiy va to'liq amalga oshirishga harakat qilishingiz mumkin. Ushbu parametr barcha tavsiyalarni bajarishga urinishdan ko'ra yaxshiroq bo'ladi, lekin oxir-oqibatda ko'rsatilgan ko'rsatmalarga nisbatan insofsiz bo'ladi. Ro'yxatning birinchi yarmidagi nuqtalarga yopishib olish yaxshi bo'lardi, chunki ular energiya darajasini rivojlantirishga eng foydali ta'sir ko'rsatadi.

Ushbu maqolada energiya darajalari qachon aniqlanganligi tushuntiriladi. Shuningdek, ular qanday tushuntirilgan va moddaning atomdagi elektron energiyasini kvantlash kabi xususiyatidan qanday foydalaniladi.

Chaqmoq va marmar

Moddalarning tuzilishi insoniyatni qiziqtirdi, chunki oziq-ovqat haqida qayg'urmasdan mavhum savollar berish mumkin bo'ldi. Chaqmoq, suv toshqini va qurg'oqchilik kabi dahshatli hodisalar dahshatga sabab bo'ldi. Atrofda nima sodir bo'layotganini tushuntira olmaslik qurbonlik talab qiladigan g'azablangan xudolar g'oyasini keltirib chiqardi. Va har kuni odamlar keyingi kataklizmga tayyor bo'lish uchun qandaydir tarzda ob-havoni bashorat qilishni o'rganishga intilishdi. Qadimgi yunonlar moddalar juda kichik zarrachalardan iborat ekanligini tushunishgan. Ular ko'p odamlar o'nlab yillar davomida bosib o'tgan marmar zinapoyalar shaklini o'zgartirayotganini payqashdi, ya'ni har bir oyoq o'zi bilan toshning bir qismini oladi. Bu kashfiyotdan energiya darajalari nima ekanligi haqidagi kontseptsiyaga qadar u vaqt va bilim miqdori jihatidan juda uzoqdir. Biroq, uch ming yildan ko'proq vaqt oldin aytilgan aynan o'sha mulohazalar ilm-fanimizni zamonaviy ko'rinishga olib keldi.

Ruterford va Bor

Yigirmanchi asrning boshlarida, elektr bilan tajribalar tufayli, moddaning barcha kimyoviy xossalariga ega bo'lgan minimal zarracha atom ekanligi allaqachon ma'lum edi. Umuman olganda, u elektr neytral edi, lekin u ijobiy va salbiy elementlarni o'z ichiga olgan. Olimlar ularning qanday taqsimlanishini aniqlashlari kerak edi. Bir nechta modellar taklif qilindi, ulardan biri hatto "mayizli bulochka" deb nomlangan. Rezerfordning mashhur tajribasi shuni ko'rsatdiki, atomning markazida og'ir musbat yadro bor, manfiy zaryad esa atrof-muhitda aylanadigan kichik yorug'lik elektronlarida to'plangan. Atomdagi elektronlarning energiya darajalari va ularni kashf qilish jarayoni fizikani yutuqga olib keldi. Maksvell tenglamalariga ko'ra, har qanday harakatlanuvchi zaryadlangan jism kosmosga uzluksiz energiya chiqaradigan maydon hosil qiladi. Shunday qilib, savol tug'ildi: nima uchun elektronlar atomlarda aylanadi, lekin chiqarilmaydi va energiyani yo'qotib, yadroga tushmaydi? Bor postulatlari tufayli elektronlar atomda ma'lum energiya darajalarini egallashi va bu barqaror orbitalarda bo'lib, ular energiya yo'qotmasligi aniq bo'ldi. Ushbu nazariy tezis jismoniy asoslashni talab qildi.

Plank va lazerlar

Maks Plank ayrim tenglamalar yechimini soddalashtirishga urinib, kvant tushunchasini kiritgach, fizikada yangi davr boshlandi. U klassik bo'lmagan davr deb ataladi va insoniyat hayotini tubdan o'zgartirgan bir qator muhim kashfiyotlar bilan bog'liq. Tibbiyotdagi penitsillin singari, fizikada kvant butun bilim tizimini inqilob qildi. Shunisi e'tiborga loyiqki, yangi formulalar inkor etmadi, aksincha, avvalgi xulosalarni tasdiqladi. Volumetrik jismlar, makro-masofalar va oddiy tezliklar sharoitida ular tanish va tushunarli qonunlarga aylandi. Kvant fizikasi ko'plab savollarga javob berishga yordam berdi, shu jumladan atomda elektronlarning energiya darajalari nima uchun. Elektronlarning bir orbitadan ikkinchi orbitaga sakrashi aniq bo'ldi. Bunday holda, sakrash yo'nalishiga qarab, energiyaning yutilishi yoki emissiyasi sodir bo'ldi. Moddalarning ko'pgina xossalari ana shu keskin o'tishlarga asoslanadi. Atomlarda energiya darajalari mavjudligi tufayli lazerlar ishlaydi, spektroskopiya mavjud va yangi materiallarni yaratish mumkin.

To'lqin va foton

Biroq, energiya kvantlash hodisasining o'zi nima uchun ba'zi darajalar barqaror ekanligini va atomdagi orbitadan yadrogacha bo'lgan masofa nima uchun bog'liqligini aniq tushuntirib bera olmaydi. Noan'anaviy g'oya yordamga keldi. Hammasi bir xil ob'ektlarda o'tkazilgan turli tajribalar natijalari o'rtasidagi nomuvofiqlik bilan boshlandi. Ba'zi hollarda ular massaga ega bo'lgan va shuning uchun inertsiyaga ega bo'lgan zarralar kabi harakat qilishdi: ular plitalarni siljitdi, pichoqlarni aylantirdi. Boshqalarida, bir-birini kesish, bekor qilish yoki kuchaytirishi mumkin bo'lgan to'lqinlar to'plami sifatida (masalan, fotonlar, yorug'lik tashuvchilar). Natijada, olimlar tan olishlari kerak edi: elektronlar ham zarralar, ham to'lqinlardir. To'lqin-zarracha ikkilik deb ataladigan narsa atomning energiya darajalarini tushuntirdi. To'lqin kabi, aylana bo'ylab harakatlanadigan elektron o'z-o'zidan ustun turadi. Shunday qilib, agar "bosh" ning maksimali "dumning" minimaliga to'g'ri kelsa, to'lqin pasayadi. Markazdan ma'lum masofalarda maksimallar to'g'ri keladi va elektron doimiy ravishda o'zini qo'llab-quvvatlab, atomning energiya darajasini yaratganday bo'lishi mumkin.

Kimyo va elektron

Moddalarning kimyoviy xossalarini o'rganish jarayonida ularning har birining o'ziga xos darajalari borligi ma'lum bo'ldi. Ya'ni, geliy vodorodga qaraganda boshqacha rasmga ega, garchi ularning atom raqamlari faqat bitta bilan farq qiladi. Kimyoviy elementlar atomlarining energiya darajalari ularning umumiy soniga bog'liq. Ya'ni, ma'lum bo'lishicha, yuqori elektronlar pastki sathlarni "bosadi" va ularni siljishga majbur qiladi. Atomning energiya qobig'ining tuzilishi o'z qonunlariga ega, ular to'rtta asosiy kvant soni bilan belgilanadi. Ularni bilish kimyoviy elementning har bir turi uchun elektronlarning energiya darajasini hisoblash oson.