Elektrony Zakaz Pauliego

Zakaz Pauliego

W 1869 r. Mendelejew jako pierwszy zauważył, że większość własności pierwiastków chemicznych jest okresową funkcją liczby atomowe \( Z \), określającej liczbę elektronów w atomie, co najlepiej uwidacznia się w odpowiednio skonstruowanym układzie okresowym pierwiastków. Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się jeżeli zebrać je w grupy zawierające 2, 8, 8, 18, 18, 32 elementów.

W 1925 r. Pauli podał prostą zasadę (nazywaną zakazem Pauliego), dzięki której automatycznie są generowane grupy o liczebności 2, 8, 18, 32. Pauli zapostulował, że

Zasada 1: Zakaz Pauliego

W atomie wieloelektronowym w tym samym stanie kwantowym, może znajdować się co najwyżej jeden elektron.

Ponieważ stan kwantowy charakteryzuje zespół czterech liczb kwantowych

(1)

\( \begin{matrix}{n=1,\;2,\;3,\;\text{.}\text{.}\text{.}\text{.}\text{.}}\\ {l=0,\;1,\;2,\;\text{.}\text{.}\text{.}\text{.}\text{.}\text{.}\;,\;n-1}\\ {m_{{l}}=0,\;\pm1,\;\pm 2,\;\text{.}\text{.}\text{.}\text{.}\text{.}\;,\;\pm(l-1),\;\pm l}\\ s=\pm {\frac{1}{2}}\end{matrix} \)

więc zasada Pauliego może być sformułowana następująco

Zasada 2: Zakaz Pauliego

W atomie wieloelektronowym elektrony muszą się różnić przynajmniej jedną liczbą kwantową.

Przykład 1: Liczba elektronów na powłokach

Zgodnie z tą zasada na orbicie pierwszej \( n \) = 1 mogą znajdować się tylko dwa elektrony, bo dla \( n \) = 1 odpowiednie liczby kwantowe zgodnie z warunkami ( 1 ) wynoszą :

( \( n, l, m_{l}, s \)) = (1,0,0,± ½)

Dla \( n \) = 2 mamy:

( \( n, l, m_{l}, s \)) = (2,0,0,± ½), (2,1,1,± ½), (2,1,0,± ½), (2,1,-1,± ½).

Stąd wynika, że w stanie \( n \) = 2 może być 8 elektronów.

Zadanie 1: Ilość elektronów na powłoce

Treść zadania:

Spróbuj teraz pokazać, że w stanie \( n \) = 3 może znajdować się 18 elektronów. Zapisz liczby kwantowe odpowiadające tym orbitalom.

( \( n, l, m_{l}, s \)) =

Na zakończenie warto dodać, że na podstawie danych doświadczalnych stwierdzono, że zasada (zakaz) Pauliego obowiązuje dla każdego układu zawierającego elektrony, nie tylko dla elektronów w atomach.

Fizyka