Векторная модель атомов

 

Движение электронов в других атомах (помимо H) определяется теми же квантовыми числами (можно и n, l, j, m_j). Но влияние на движение электрона других электронов приводит к тому. Что его энергия зависит и от числа l (кроме n).

Механические и магнитные моменты атомов складываются из орбитальных и спиновых моментов отдельных электронов.

Возможны два случая:

1. Если орбитальные моменты связаны между собой сильнее, чем с и наоборот (такая связь называется LS-связью), то все моменты складываются в суммарный орбитальный момент атома , а все в суммарный спиновый момент . А потом находится полный момент атома .

Результирующий орбитальный момент импульса для SL-связи

где L – орбитальное квантовое число атома.

Для двух электронов

Проекция момента импульса атома на некоторое напр-е

Также и для полного спинового момента

S – в зависимости от четного или нечетного числа электронов

Тогда полный орбитальный момент атома

Векторная модель строится по следующим правилам. Пусть известен модель момента импульса и его одна проекция М и М_z (М_x и М_y – не определены). Следовательно, может иметь направление одной из образующих конуса (совершает прецессию).

То, что проекция полного момента атома квантуется, было доказано опытами в 1922 году Штерном и Герлихом.

Состояние электронов в атомах позволяет объяснить принцип Паули (1925 г.): в одном и том же атоме (или другой квантовой системе) не может быть двух электронов (либо других частиц со спином ), обладающих одинаковой совокупностью квантовых чисел. (В одном и том же состоянии не могут находится 2 электрона).

Тогда кратность выражения уровня будет определяться

 

			Оболочка
На уровне с энергией	n = 1	2 эл.	K
	n = 2	8 эл.	L
	n = 3	18 эл.	M
	n = 4	32 эл.	N
	n = 5	50 эл.	O
			P

Принцип Паули дает объяснение периодической повторяемости свойств атомов.

 

Принцип запрета Паули

 

Состояние электронов в атомах позволяет объяснить принцип Паули (1925 г.): в одном и том же атоме (или другой квантовой системе) не может быть двух электронов (либо других частиц со спином ), обладающих одинаковой совокупностью квантовых чисел. (В одном и том же состоянии не могут находится 2 электрона).

В таблице все возможные квантовые состояния атома водорода и соответствующие им ориентации орбитального и спинового моментов электрона. Стрелками обозначены направления векторов. Учет приводит к тому, что уровни энергий, описываемые формулой (), расщепляются на несколько уровней, соответствует нескольким значениям и .

Распределение электронной плотности для состояний с заданным главным числом , но с разными значениями орбитального и магнитного - квантовых чисел, существенно отличаются. Хотя, согласно формуле (), им соответствует одна и та же энергия ().