Важни етапи на научните открития - принципът Паули

Най-значимите постижения на физиците от миналото, които работят в тази област структурата на материята на нивото на електронната ядрена енергия представителства, принадлежат към началото на миналия век. Един от тези пробиви в познаването на микросветата е известен в историята на науката под името "принципа Паули"". По това време стана ясно, че квантовата природа на явленията, настъпващи в атома, драматично промени много концепции за реалностите на микросвета. И какво е това квантово? Това е определена единица за измерване на физическото количество под формата на неговата минимална "част", която не може да бъде по-малка от. Например, радиусът на първата електронна орбита не може да бъде по-малък от 5.29 mddot-10-11 m. Неправилно е да се говори за разстояния по-малки от тази сума - те не изглежда да съществуват.

Квантът е същността на добре познатите физически понятия, като маса, сила, енергия, разширява идеите за природата на електроните и другите частици, които съставят атома. И, разбира се, за да се говори подробно за "тухлите на Вселената", бяха създадени инструменти за тяхното описание. Оттогава състоянието на електрона се характеризира с четири числа, които се наричат ​​квантови числа. Различните комбинации от тези числа определят единствения пълен и уникален вид на електрони. Веднага щом описанието на енергията, пространственото и вътрешното състояние на електрона стана възможно, на дневен ред възниква въпросът: как могат електроните да се намират около ядрото във всеки атом? Как са "опаковани"? Проучването на този въпрос доведе до формулирането на закон, известен днес като принципа Паули. Каква е същността му?

Малко самообучение

1. Атомът в най-простата му форма има основните компоненти - ядрото и електроните, разположени съответно в центъра и в орбити около ядрото. Радиусите на орбитите (означени с n) вземат стойностите на числата, като се започне с една квантова - минималната възможна "част" от разстоянието. За случая, когато n = 1, имаме минимално "ниска" орбита, по която се върти електронът с най-ниска енергия. Енергийно ниво Електронът се определя от квантовото число n, което също се нарича основно число. Обърнете внимание, че за даден радиус n е възможно да изчислите броя на електроните в тази орбита по формулата N = 2 (n • n). Следователно е лесно да се изчисли ограничителния брой на електроните във всяка орбита с числото n: първото - две, второто - осем, третото - осемнадесетте и т.н. Това заключение относно пълненето на черупки с електрони в размер, който не надвишава N е важна точка, която съдържа принципа Паули.

2. Електронът може да има енергийни нива на всяко основно ниво. Те са означени с L, наречена страна (или орбитален) квантово число и може да има стойност от 0 до 4. л Стойността на л определя пространствената форма на електронен облак: сферична, гира и т.н.

3. Задвижването на електрона, с други думи потокът на тока, води до създаването на кръгло магнитно поле. Но в този случай електронът има орбитален магнитен момент, който се характеризира със следващия, трети по ред, квантово число ml. Тя се нарича магнитна квантово число и е проекцията на орбиталната ъглова инерция на електрона по посоката на магнитното поле. Стойностите, които броят на ml може да достигне, са в диапазона от -l до + l, като се има предвид нулевата стойност и всички те могат да бъдат (2l + 1).

4. И накрая, последната квантова характеристика на един електрон е въртене. Той съдържа само 2 знака ms = + 1/2 и ms = -1 / 2. Физическата същност на въртенето е момента на механичния импулс на електрона, който няма никаква връзка с движението му в пространството.

Връзката между принципа Паули и периодичната система Менделеев

През 1925 г. във физиката откриването на фундаменталното свойство на микроскопа е направено, сравнимо само с таблицата на Д. Менделеев. Тя получава името на своя "кръстник" и оттогава е известна като принципа Паули. Химията като наука за веществата и техните взаимодействия в рамките на периодичната система не можа да обясни много от механизмите на процесите, протичащи в обединението на атомите, образуването на молекули и т.н. Основната причина е, че нивото на детайлност на атома, от гледна точка на химията, започва с концепциите за атом, електрон, ядро. Тези атомно-молекулярни представяния възникват и се установяват преди около 150 години - в предишния век. Малко по-късно А.М. Булеров развива теорията за химичните съединения и след това се отваря периодичното право. Това ни позволи да си представим раждането на молекула от атомите и да даде разбиране за структурата на атомната "икономика".

Разбирането на същността на квантовите характеристики на електронния модел стана възможно след формулирането на принципа Pauli. С негова помощ беше обяснена картината на разположението на черупките и реда на тяхното запълване с електрони. Същността на принципа е, че електроните могат да имат някакъв набор от горните четири квантови черти, но атомът не може да има в състава си два електрона, които са идентични във всички квантови характеристики.

Основният резултат от откриването на законите на структурата на атома, който съдържа принципа Паули, е физиката, т.е. Естеството на явлението, което се състои в запълването на черупките с електрони. И това, от своя страна, даде предпоставките за обосноваване на периодичния закон. По този начин "химическото" съдържание на законите на общата структура на атома и молекулата получи основното си потвърждение във физиката чрез изграждането на вътрешната "архитектура" на атома.