Никакие два - электрон
Cтраница 2
Поскольку каждое электронное состояние связано с определенной энергией, то энергия атома в целом должна. Однако квантовые законы ограничивают число электронов, находящихся в данном состоянии, не давая возможности всем электронам занять наинизшие энергетические состояния. Это ограничение выражается принципом Паули, согласно которому никакие два электрона не могут находиться в двух совершенно одинаковых энергетических состояниях, определяемых четырьмя одинаковыми квантовыми числами и, I, mi и ms - Поэтому в атоме любого элемента Z электронов распределяются по разрешенным состояниям таким образом, чтобы общая энергия атома была минимальной. [16]
Различия электрических свойств металлов, полупроводников и изоляторов связаны с распределением электронов в атомах. Электроны в атомах движутся по строго определенным орбитам, которые распределяются по слоям. Каждый электрон обладает определенным запасом энергии, причем энергии электронов одного слоя близки друг к другу, энергии же электронов, орбиты которых относятся к различным слоям, отличаются на большие величины. Все электроны, образующие электронную оболочку атома, подчиняются принципу Паули: никакие два электрона не могут находиться в одном и том же состоянии. [17]
Следует напомнить об обменном взаимодействии между электроном парамагнитного иона и пространственным зарядом его соседей. Простейшую форму этого взаимодействия называют изотропным обменом, который может быть объяснен статистическими свойствами электрона. Обменное взаимодействие между двумя электронами является кулоновским эффектом, не имеющим классического аналога. Это приводит к предсказанному принципом Паули правилу, которое для наших целей может быть сформулировано в следующем виде: никакие два электрона не могут находиться в од - ном и том же элементе объема импульсного пространства с величиной порядка Л3, если спиновые состояния этих электронов одинаковы. Следовательно, если два электрона имеют одинаковые спины, они не могут приблизиться друг к другу так же близко, как при разных спинах. Поэтому усредненная по пространству энергия кулоновского взаимодействия. Интересно отметить, что в то время, как спин-спиновое взаимодействие, вообще говоря, расширяет линии электронного парамагнитного резонанса, обменное взаимодействие увеличивает интенсивность и сужает центральную часть линии. [18]
При переходе от одного элемента к другому заряд ядра возрастает на единицу и один электрон добавляется в конфигурацию, окружающую ядро ( подробности, касающиеся заряда и строения ядра, см. в разд. Основное правило заключается в том, что в конфигурации основного состояния атома электроны занимают орбитали с наинизшей энергией, соответствующие принципу исключения Паули. Этот принцип, выдвинутый Паули ( 1925) на основании наблюдений атомных спектров, гласит, что в любой атомной системе никакие два электрона не могут иметь идентичные волновые функции. [19]
 |
Распределение электронов по орбиталям. [20] |
При этом приходится сделать вывод, что на ls - орбитали может разместиться только два электрона. Здесь мы сталкиваемся с примером действия, вероятно, наиболее важного принципа в теоретической химии. Он был впервые строго сформулирован швейцарским физиком Паули в 1925 г. и сейчас называется принципом исключения Паули. Паули установил, что для совпадения наблюдаемых в эксперименте линий спектра с предсказанием теории необходимо постулировать, что в любой системе, в атоме или в молекуле, никакие два электрона не могут иметь одинаковый набор из четырех квантовых чисел. [21]
Эти вещества называются полупроводниками. Различия электрических свойств металлов, полупроводников и изоляторов связаны с распределением электронов в атомах. Электроны в атомах движутся по строго определенным орбитам, которые распределяются по слоям. Каждый электрон обладает определенным запасом энергии, причем энергии электронов одного слоя близки к друг другу, энергии же электронов, орбиты которых относятся к различным слоям, отличаются на большие величины. Все электроны, образующие электронную оболочку атома, подчиняются принципу Паули: никакие два электрона не могут находиться в одном и том же состоянии. [22]
Страницы: 1 2