क्वांटम संख्याओं के संभावित मान। क्वांटम संख्या और उनका भौतिक अर्थ

तरंग फलन जो श्रोडिंगर समीकरण का हल है, कहलाता है कक्षा का. इस समीकरण को हल करने के लिए, तीन क्वांटम संख्याएँ प्रस्तुत की गई हैं ( एन, एलतथा एम एल )

मुख्य क्वांटम संख्याएन। यह इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा और इलेक्ट्रॉन बादलों के आकार को निर्धारित करता है। एक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा मुख्य रूप से नाभिक से इलेक्ट्रॉन की दूरी पर निर्भर करती है: इलेक्ट्रॉन नाभिक के जितना करीब होता है, उसकी ऊर्जा उतनी ही कम होती है। इसलिए, हम कह सकते हैं कि मुख्य क्वांटम संख्या एनठानना-

एक विशेष ऊर्जा स्तर पर एक इलेक्ट्रॉन का स्थान है। प्रमुख क्वांटम संख्या में पूर्णांकों की एक श्रृंखला के मान होते हैं 1 इससे पहले ∞ . प्रिंसिपल क्वांटम संख्या के बराबर मूल्य के साथ 1 (एन = 1 ), इलेक्ट्रॉन पहले ऊर्जा स्तर में है, जो नाभिक से न्यूनतम संभव दूरी पर स्थित है। ऐसे इलेक्ट्रॉन की कुल ऊर्जा सबसे छोटी होती है।

नाभिक से सबसे दूर के ऊर्जा स्तर पर इलेक्ट्रॉन में सबसे अधिक ऊर्जा होती है। इसलिए, जब एक इलेक्ट्रॉन अधिक दूर के ऊर्जा स्तर से एक के करीब जाता है, तो ऊर्जा निकलती है। योजना के अनुसार ऊर्जा स्तरों को बड़े अक्षरों में दर्शाया गया है:

अर्थ एन…। 1 2 3 4 5

पद के एल एम एन क्यू

कक्षीय क्वांटम संख्याएल . क्वांटम यांत्रिक गणना के अनुसार, इलेक्ट्रॉन बादल न केवल आकार में भिन्न होते हैं, बल्कि आकार में भी भिन्न होते हैं। इलेक्ट्रॉन बादल के आकार की विशेषता कक्षीय या पार्श्व क्वांटम संख्या है। इलेक्ट्रॉन बादलों के विभिन्न रूप एक ही ऊर्जा स्तर के भीतर एक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा में परिवर्तन का कारण बनते हैं, अर्थात। ऊर्जा उपस्तरों में इसका विभाजन। इलेक्ट्रॉन बादल का प्रत्येक रूप इलेक्ट्रॉन के यांत्रिक गति के एक निश्चित मूल्य से मेल खाता है  , कक्षीय क्वांटम संख्या द्वारा निर्धारित:

इलेक्ट्रॉन क्लाउड का एक निश्चित रूप इलेक्ट्रॉन की गति के कक्षीय कोणीय गति के एक अच्छी तरह से परिभाषित मूल्य से मेल खाता है  . इसलिये  केवल क्वांटम संख्या द्वारा दिए गए असतत मान ले सकते हैं एल, तब इलेक्ट्रॉन बादलों का आकार मनमाना नहीं हो सकता: प्रत्येक संभव मान एलइलेक्ट्रॉन बादल के एक अच्छी तरह से परिभाषित रूप से मेल खाती है।

चावल। 5. इलेक्ट्रॉन गति के क्षण की चित्रमय व्याख्या, जहाँ μ - कक्षीय कोणीय गति

इलेक्ट्रॉन गति

कक्षीय क्वांटम संख्या से मान ले सकते हैं 0 इससे पहले एन - 1 , कुल एन- मान।

ऊर्जा उपस्तरों को अक्षरों से चिह्नित किया गया है:

अर्थ एल 0 1 2 3 4

पद एस पी डी एफ जी

चुंबकीय क्वांटम संख्याएम एल . श्रोडिंगर समीकरण के समाधान से यह पता चलता है कि इलेक्ट्रॉन बादल अंतरिक्ष में एक निश्चित तरीके से उन्मुख होते हैं। इलेक्ट्रॉन बादलों का स्थानिक अभिविन्यास एक चुंबकीय क्वांटम संख्या की विशेषता है।

चुंबकीय क्वांटम संख्या कोई भी पूर्णांक मान ले सकती है, दोनों धनात्मक और ऋणात्मक, से लेकर - एलसे + एल, और कुल मिलाकर यह संख्या लग सकती है (2एल+1)किसी दिए गए के लिए मान एल, शून्य सहित। उदाहरण के लिए, यदि एल = 1, तो तीन संभावित मान हैं एम (–1,0,+1) कक्षीय क्षण  , एक सदिश राशि है जिसका परिमाण परिमाणित है और मान द्वारा निर्धारित किया जाता है एल. यह श्रोडिंगर समीकरण से अनुसरण करता है कि न केवल मात्रा µ , लेकिन इस सदिश की दिशा, जो इलेक्ट्रॉन बादल के स्थानिक अभिविन्यास की विशेषता है, परिमाणित है। दिए गए वेक्टर की प्रत्येक दिशा

लंबाई अक्ष पर इसके प्रक्षेपण के एक निश्चित मूल्य से मेल खाती है जेडबाहरी की कुछ दिशा की विशेषता चुंबकीय क्षेत्र. इस प्रक्षेपण का मूल्य विशेषता है एम एल .

एक इलेक्ट्रॉन का स्पिन।परमाणु स्पेक्ट्रा के अध्ययन से पता चला है कि तीन क्वांटम संख्याएँ एन, एलतथा एम एल परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार का पूर्ण विवरण नहीं है। स्पेक्ट्रल शोध विधियों के विकास और स्पेक्ट्रल उपकरणों के संकल्प में वृद्धि के साथ, स्पेक्ट्रा की एक अच्छी संरचना की खोज की गई। यह पता चला कि वर्णक्रमीय रेखाएँ विभाजित हो जाती हैं। इस परिघटना की व्याख्या करने के लिए, एक चौथा क्वांटम नंबर पेश किया गया, जो स्वयं इलेक्ट्रॉन के व्यवहार से संबंधित था। यह क्वांटम संख्या कहा गया है पीछेपदनाम के साथ एम एसऔर केवल दो मान लेना +½ तथा –½ चुंबकीय क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन स्पिन के दो संभावित झुकावों में से एक पर निर्भर करता है। स्पिन के धनात्मक और ऋणात्मक मान इसकी दिशा से संबंधित होते हैं। क्यों कि घुमानावेक्टर मात्रा, तो यह पारंपरिक रूप से ऊपर या नीचे की ओर इशारा करते हुए एक तीर द्वारा निरूपित किया जाता है। एक ही स्पिन दिशा वाले इलेक्ट्रॉनों को कहा जाता है समानांतर,घुमावों के विपरीत मूल्यों के साथ - समानांतर।

1921 में W. Gerlach और O. Stern द्वारा एक इलेक्ट्रॉन में एक स्पिन की उपस्थिति को प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध किया गया था, जो इलेक्ट्रॉन स्पिन के उन्मुखीकरण के अनुरूप हाइड्रोजन परमाणुओं के एक बीम को दो भागों में विभाजित करने में कामयाब रहे। उनके प्रयोग की योजना अंजीर में दिखाई गई है। 6. जब हाइड्रोजन परमाणु मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के एक क्षेत्र के माध्यम से उड़ते हैं, तो प्रत्येक परमाणु का इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करता है, और इसके कारण परमाणु अपने मूल सीधे पथ से विचलित हो जाता है। जिस दिशा में परमाणु विचलित होता है, वह उसके इलेक्ट्रॉन के अभिविन्यास पर निर्भर करता है। घुमाना। इलेक्ट्रॉन का चक्रण निर्भर नहीं करता है बाहरी परिस्थितियाँऔर नष्ट या परिवर्तित नहीं किया जा सकता।

इस प्रकार, अंत में यह स्थापित किया गया कि एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति पूरी तरह से चार क्वांटम संख्याओं की विशेषता है एन, एल, एम एल . तथा एम एस ,

चावल। 6. स्टर्न-गेरलाच प्रयोग की योजना

अनुदेश

मुख्य क्वांटम संख्या पूर्णांक मान लेती है: n = 1, 2, 3, …। यदि n=∞, तो इसका अर्थ है कि इलेक्ट्रॉन को आयनीकरण ऊर्जा प्रदान की गई है - एक ऊर्जा जो इसे नाभिक से अलग करने के लिए पर्याप्त है।

एक ही स्तर के भीतर, उपस्तर भिन्न हो सकते हैं। ऐसे में ऊर्जा राज्यएक स्तर के पक्ष क्वांटम संख्या l (कक्षीय) द्वारा परिलक्षित होते हैं। यह 0 से (n-1) तक मान ले सकता है। एल के मान आमतौर पर अक्षरों द्वारा प्रतीकात्मक रूप से दर्शाए जाते हैं। इलेक्ट्रॉनिक का रूप पक्ष क्वांटम संख्या के मान पर निर्भर करता है।

एक बंद रास्ते के साथ एक इलेक्ट्रॉन की गति एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति को भड़काती है। चुंबकीय आघूर्ण के कारण एक इलेक्ट्रॉन की अवस्था को चुंबकीय क्वांटम संख्या m(l) द्वारा अभिलक्षित किया जाता है। यह इलेक्ट्रॉन की तीसरी क्वांटम संख्या है। यह चुंबकीय क्षेत्र के स्थान में अपने अभिविन्यास की विशेषता है और (-l) से (+l) तक मानों की एक श्रृंखला लेता है।

1925 में, वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया कि इलेक्ट्रॉन में . चक्रण के अंतर्गत इलेक्ट्रॉन के आंतरिक कोणीय संवेग को समझें, जो अंतरिक्ष में इसकी गति से संबद्ध नहीं है। स्पिन संख्या m(s) केवल दो मान ले सकती है: +1/2 और -1/2।

पाउली सिद्धांत के अनुसार, किन्हीं भी दो इलेक्ट्रॉनों की चार क्वांटम संख्याओं का एक समान सेट नहीं हो सकता है। उनमें से कम से कम एक अलग होना चाहिए। इसलिए, यदि यह पहली कक्षा में है, तो इसके लिए मुख्य क्वांटम संख्या n=1 है। फिर विशिष्ट रूप से l=0, m(l)=0, और m(s) के लिए दो विकल्प संभव हैं: m(s)=+1/2, m(s)=-1/2। यही कारण है कि पहले ऊर्जा स्तर पर दो से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते हैं, और उनके अलग-अलग स्पिन नंबर हैं।

दूसरे कक्षीय पर, मुख्य क्वांटम संख्या n=2 है। पार्श्व क्वांटम संख्या दो मान लेती है: l=0, l=1। l=0 के लिए चुंबकीय क्वांटम संख्या m(l)=0 और l=1 के लिए मान (+1), 0 और (-1) लेता है। प्रत्येक विकल्प के लिए, दो और स्पिन नंबर हैं। तो, दूसरे ऊर्जा स्तर में इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संभव संख्या 8 है।

उदाहरण के लिए, महान गैस नियॉन में दो ऊर्जा स्तर होते हैं जो पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनों से भरे होते हैं। नियॉन इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या 10 है (पहले स्तर से 2 और दूसरे से 8)। यह गैस अक्रिय है, अन्य पदार्थों के साथ प्रवेश नहीं करती है। अन्य पदार्थ, प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हुए, महान लोगों की संरचना प्राप्त करते हैं।

उपयोगी सलाह

पाउली सिद्धांत को छोड़कर सभी मामलों में परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले की संरचना को पूरी तरह से समझाने के लिए, आपको कम से कम ऊर्जा के सिद्धांत और हुंड के नियम को भी जानना होगा।

स्रोत:

• "रसायन विज्ञान के सिद्धांत", एन.ई. कुज़्मेंको, वी.वी. एरेमिन, वी.ए. पोपकोव, 2008।

सबसे ज़रूरी चीज़मात्रा संख्यासंपूर्ण है संख्या, जो ऊर्जा स्तर पर इलेक्ट्रॉन की स्थिति की परिभाषा है। एक ऊर्जा स्तर एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिर अवस्थाओं का एक समूह है जिसमें निकट ऊर्जा मान होते हैं। सबसे ज़रूरी चीज़मात्रा संख्यानाभिक से इलेक्ट्रॉन की दूरी निर्धारित करता है, और इस स्तर पर कब्जा करने वाले इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा की विशेषता है।

राज्य की विशेषता बताने वाली संख्याओं के समूह को क्वांटम संख्या कहा जाता है। एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन का तरंग कार्य, इसकी अनूठी स्थिति चार क्वांटम संख्याओं द्वारा निर्धारित की जाती है - मुख्य, चुंबकीय, कक्षीय और प्लीहा - प्राथमिक की गति का क्षण, मात्रात्मक शब्दों में व्यक्त किया जाता है। सबसे ज़रूरी चीज़मात्रा संख्या n है।यदि प्रिंसिपल क्वांटम संख्याबढ़ता है, तो इलेक्ट्रॉन की कक्षा और ऊर्जा दोनों उसी के अनुसार बढ़ती हैं। n का मान जितना छोटा होता है अधिक मूल्यइलेक्ट्रॉन की ऊर्जा बातचीत। यदि इलेक्ट्रॉनों की कुल ऊर्जा न्यूनतम है, तो परमाणु की स्थिति को अउत्तेजित या जमीन कहा जाता है। उच्च ऊर्जा मान वाले परमाणु की अवस्था को उत्तेजित कहा जाता है। उच्चतम स्तर पर संख्याइलेक्ट्रॉनों को सूत्र N = 2n2 द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। जब एक इलेक्ट्रॉन एक ऊर्जा स्तर से दूसरे में जाता है, तो मुख्य क्वांटम संख्या।पर क्वांटम सिद्धांतयह कथन कि एक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा परिमाणित है, अर्थात यह केवल असतत, निश्चित मान ले सकता है। एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति जानने के लिए, इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा, इलेक्ट्रॉन के आकार और अन्य मापदंडों को ध्यान में रखना आवश्यक है। क्षेत्र से प्राकृतिक संख्या, जहां n 1 और 2 के बराबर हो सकता है, और 3 और इसी तरह मुख्य क्वांटम हो सकता है संख्याकोई भी मूल्य ले सकता है। क्वांटम सिद्धांत में, ऊर्जा के स्तर को अक्षरों द्वारा निरूपित किया जाता है, संख्याओं द्वारा n का मान। उस अवधि की संख्या जहां तत्व स्थित है, परमाणु में ऊर्जा स्तरों की संख्या के बराबर है, जो जमीनी अवस्था में है। सभी ऊर्जा स्तर उपस्तरों से बने होते हैं। सबलेवल में परमाणु ऑर्बिटल्स होते हैं, जो मुख्य क्वांटम द्वारा निर्धारित होते हैं संख्याएम एन, कक्षीय संख्याएम एल और क्वांटम संख्याएम एमएल। प्रत्येक स्तर के उपस्तरों की संख्या मान n से अधिक नहीं है। श्रोडिंगर तरंग समीकरण परमाणु की सबसे सुविधाजनक इलेक्ट्रॉनिक संरचना है।

सूक्ष्म वस्तु के कुछ परिमाणित चर का क्वांटम संख्यात्मक मान, जो कण की स्थिति को दर्शाता है, क्वांटम संख्या कहलाती है। एक रासायनिक तत्व के एक परमाणु में एक नाभिक और एक इलेक्ट्रॉन खोल होता है। एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति इसकी क्वांटम द्वारा विशेषता है नंबर.

आपको चाहिये होगा

• आवर्त सारणी

अनुदेश

क्वांटम ऑर्बिटल नंबर 2, ऑर्बिटल्स के आकार की विशेषता, 0 से n-2 तक मान ले सकता है। यह उस उपधारा को भी दर्शाता है जिस पर इलेक्ट्रॉन और। क्वांटम संख्या 2 में भी एक अक्षर होता है। क्वांटम 2 \u003d 0, 1, 2, 3, 4 पदनाम 2 \u003d एस, पी, डी, एफ, जी के अनुरूप हैं ... एक रासायनिक तत्व के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को दर्शाते हुए रिकॉर्ड में पत्र पदनाम भी मौजूद हैं। वे क्वांटम संख्या निर्धारित करते हैं। तो, उपकोश में अधिकतम 2*(2l+1) इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं।

क्वांटम संख्या एमएल को चुंबकीय कहा जाता है, जबकि एल को सूचकांक के रूप में नीचे जोड़ा जाता है। उनका डेटा 1 से -1 तक मान लेते हुए परमाणु कक्षीय दिखाता है। कुल (21+1) मूल्य।

इलेक्ट्रॉन एक फ़र्मियन होगा, जिसमें आधा-पूर्णांक स्पिन होगा, जो ½ के बराबर है। इसकी क्वांटम संख्या दो मान ग्रहण करेगी, अर्थात्: ½ और -½। और प्रति अक्ष दो इलेक्ट्रॉन भी हों और क्वांटम संख्या ms मानी जाए।

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एक परमाणु एक नाभिक और उसके परिवेश से बना होता है। इलेक्ट्रॉनों, जो इसके चारों ओर परमाणु कक्षाओं में घूमते हैं और इलेक्ट्रॉन परत (ऊर्जा स्तर) बनाते हैं। बाहरी और भीतरी स्तरों पर ऋणावेशित कणों की संख्या तत्वों के गुणों को निर्धारित करती है। संख्या इलेक्ट्रॉनोंइसमें रखा परमाणु, कुछ जानकर पाया जा सकता है प्रमुख बिंदु.

आपको चाहिये होगा

• - कागज़;
• - एक कलम;
• - मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली।

अनुदेश

राशि निर्धारित करने के लिए इलेक्ट्रॉनों, D.I की आवधिक प्रणाली का उपयोग करें। मेंडेलीव। इस तालिका में, तत्वों को एक निश्चित क्रम में व्यवस्थित किया जाता है, जो उनके साथ निकटता से संबंधित होता है परमाण्विक संरचना. यह जानते हुए कि धनात्मक हमेशा तत्व की परमाणु संख्या के बराबर होता है, आप आसानी से संख्या ज्ञात कर सकते हैं नकारात्मक कण. आखिरकार, यह ज्ञात है कि संपूर्ण रूप में परमाणु तटस्थ है, जिसका अर्थ है कि संख्या इलेक्ट्रॉनोंतालिका में तत्व की संख्या और संख्या के बराबर होगा। उदाहरण के लिए, यह 13 है। इसलिए, संख्या इलेक्ट्रॉनोंउसके पास 13 होंगे, सोडियम के पास 11 होंगे, (एससी), जो चौथे आवर्त में है, तीसरे समूह में, एक पार्श्व उपसमूह में उनमें से 2 होंगे। जबकि तीन अभिधारणाएँ

सभी क्वांटम यांत्रिकी में माप की सापेक्षता का सिद्धांत, हाइजेनबर्ग का अनिश्चितता सिद्धांत और एन. बोह्र का पूरकता सिद्धांत शामिल हैं। क्वांटम यांत्रिकी में आने वाली हर चीज इन तीन अभिधारणाओं पर आधारित है। क्वांटम यांत्रिकी के नियम पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने का आधार हैं। इन कानूनों की मदद से वैज्ञानिकों ने परमाणुओं की संरचना का पता लगाया, तत्वों की आवधिक प्रणाली की व्याख्या की, प्राथमिक कणों के गुणों का अध्ययन किया और परमाणु नाभिक की संरचना को समझा। क्वांटम यांत्रिकी की मदद से, वैज्ञानिकों ने तापमान पर निर्भरता की व्याख्या की, ठोस पदार्थों के आकार और गैसों की ताप क्षमता की गणना की, संरचना का निर्धारण किया और ठोस पदार्थों के कुछ गुणों को समझा।

माप की सापेक्षता का सिद्धांत

यह सिद्धांत माप प्रक्रिया के आधार पर भौतिक मात्रा को मापने के परिणामों पर आधारित है। दूसरे शब्दों में, देखी गई भौतिक मात्रा संगत भौतिक मात्रा का आइगेनमान है। यह माना जाता है कि माप उपकरणों के सुधार के साथ माप सटीकता हमेशा नहीं बढ़ती है। इस तथ्य का वर्णन और व्याख्या डब्ल्यू हाइजेनबर्ग ने अपने प्रसिद्ध अनिश्चितता सिद्धांत में किया था।

अनिश्चित सिद्धांत

अनिश्चितता के सिद्धांत के अनुसार, जैसे-जैसे प्राथमिक कण की गति की गति को मापने की सटीकता बढ़ती है, अंतरिक्ष में इसके स्थान की अनिश्चितता बढ़ती जाती है, और इसके विपरीत। डब्ल्यू। हाइजेनबर्ग की यह खोज एन। बोह्र द्वारा बिना शर्त पद्धतिगत स्थिति के रूप में सामने रखी गई थी।

अतः मापन सबसे महत्वपूर्ण अनुसंधान प्रक्रिया है। माप को पूरा करने के लिए एक विशेष सैद्धांतिक और पद्धतिगत व्याख्या की आवश्यकता होती है। और इसकी अनुपस्थिति अनिश्चितता का कारण बनती है।माप में सटीकता और निष्पक्षता की विशेषताएं होती हैं। आधुनिक वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि यह आवश्यक सटीकता के साथ किया गया माप है जो सैद्धांतिक ज्ञान में मुख्य कारक के रूप में कार्य करता है और अनिश्चितता को समाप्त करता है।

पूरक सिद्धांत

प्रेक्षण के साधन क्वांटम वस्तुओं के सापेक्ष होते हैं। संपूरकता का सिद्धांत यह है कि प्रायोगिक परिस्थितियों में प्राप्त आंकड़ों को एक चित्र में वर्णित नहीं किया जा सकता है। ये आंकड़े इस मायने में अतिरिक्त हैं कि परिघटनाओं की समग्रता वस्तु के गुणों की पूरी तस्वीर देती है। बोह्र ने न केवल भौतिक विज्ञानों के लिए पूरकता के सिद्धांत को लागू किया। उनका मानना ​​​​था कि जीवित प्राणियों की संभावनाएं बहुआयामी हैं, और एक-दूसरे पर निर्भर हैं, उनका अध्ययन करते हुए, बार-बार अवलोकन संबंधी डेटा की पूरकता की ओर मुड़ना पड़ता है।

बोह्र का परमाणु का मॉडल क्वांटम दुनिया के उभरते कानूनों के साथ शास्त्रीय भौतिकी के विचारों को समेटने का एक प्रयास था।

ई। रदरफोर्ड, 1936: परमाणु के बाहरी भाग में इलेक्ट्रॉन किस प्रकार व्यवस्थित होते हैं? मैं स्पेक्ट्रम के बोह्र के मूल क्वांटम सिद्धांत को विज्ञान में अब तक के सबसे क्रांतिकारी सिद्धांतों में से एक मानता हूं; और मैं किसी अन्य सिद्धांत के बारे में नहीं जानता जिसमें अधिक सफलता हो। वह उस समय मैनचेस्टर में थे और परमाणु की परमाणु संरचना में दृढ़ता से विश्वास करते हुए, जो बिखरने पर प्रयोगों में स्पष्ट हो गया, उन्होंने यह समझने की कोशिश की कि परमाणुओं के ज्ञात स्पेक्ट्रा को प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को कैसे व्यवस्थित किया जाना चाहिए। उनकी सफलता का आधार सिद्धांत में पूरी तरह से नए विचारों का परिचय है। उन्होंने हमारे दिमाग में कार्रवाई की एक मात्रा के साथ-साथ विचार, शास्त्रीय भौतिकी के लिए विदेशी, कि एक इलेक्ट्रॉन विकिरण उत्सर्जित किए बिना एक नाभिक के चारों ओर परिक्रमा कर सकता है, का परिचय दिया। परमाणु की परमाणु संरचना के सिद्धांत को सामने रखते हुए, मुझे पूरी तरह से पता था कि, शास्त्रीय सिद्धांत के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों को नाभिक पर गिरना चाहिए, और बोह्र ने कहा कि किसी अज्ञात कारण से ऐसा नहीं होता है, और इसके आधार पर यह धारणा, जैसा कि आप जानते हैं, वह स्पेक्ट्रा की उत्पत्ति की व्याख्या करने में सक्षम था। काफी उचित मान्यताओं का उपयोग करते हुए, उन्होंने आवर्त सारणी के सभी परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था की समस्या को चरण दर चरण हल किया। यहां कई कठिनाइयां थीं, क्योंकि वितरण को तत्वों के ऑप्टिकल और एक्स-रे स्पेक्ट्रा के अनुरूप होना था, लेकिन अंत में बोह्र इलेक्ट्रॉनों की एक ऐसी व्यवस्था का प्रस्ताव करने में कामयाब रहे जो समझ में आया। आवधिक कानून.
आगे के सुधारों के परिणामस्वरूप, मुख्य रूप से खुद बोह्र द्वारा पेश किया गया, और हाइजेनबर्ग, श्रोडिंगर और डिराक द्वारा किए गए संशोधनों के परिणामस्वरूप, पूरे गणितीय सिद्धांत को बदल दिया गया और तरंग यांत्रिकी के विचारों को पेश किया गया। इन और सुधारों के अलावा, मैं बोह्र के काम को मानव विचार की सबसे बड़ी जीत मानता हूं।
उनके काम के महत्व को महसूस करने के लिए, किसी को केवल तत्वों के स्पेक्ट्रा की असाधारण जटिलता पर विचार करना चाहिए और कल्पना करनी चाहिए कि 10 वर्षों के भीतर इन स्पेक्ट्रा की सभी मुख्य विशेषताओं को समझा और समझाया गया है, ताकि अब ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा का सिद्धांत ऐसा हो पूरा करें कि कई लोग इसे एक थका हुआ प्रश्न मानते हैं, जैसा कि कुछ साल पहले ध्वनि के साथ था।

1920 के दशक के मध्य तक, यह स्पष्ट हो गया कि एन. बोह्र का परमाणु का अर्धशास्त्रीय सिद्धांत परमाणु के गुणों का पर्याप्त विवरण नहीं दे सका। 1925-1926 में डब्ल्यू. हाइजेनबर्ग और ई. श्रोडिंगर के कार्यों में, क्वांटम घटना - क्वांटम सिद्धांत का वर्णन करने के लिए एक सामान्य दृष्टिकोण विकसित किया गया था।

क्वांटम भौतिकी

स्टैटस वर्णन

(एक्स, वाई, जेड, पी एक्स, पी वाई, पी जेड)

समय के साथ राज्य परिवर्तन

=∂H/∂p, = -∂H/∂t,

मापन

एक्स, वाई, जेड, पी एक्स, पी वाई, पी जेड

ΔхΔp x ~
∆y∆p y ~
∆z∆p z ~

यह सिद्धांत कि मनुष्य के कार्य स्वतंत्र नहीं होते

सांख्यिकीय सिद्धांत

|(एक्स, वाई, जेड) | 2

हैमिल्टनियन एच = पी 2 /2एम + यू(आर) = 2 /2m + यू(आर)

समय के किसी भी क्षण में शास्त्रीय कण की स्थिति को उसके निर्देशांक और संवेग (x,y,z,px,py,pz,t) सेट करके वर्णित किया जाता है। उस समय इन मूल्यों को जानना टी,समय के सभी बाद के क्षणों में ज्ञात बलों की कार्रवाई के तहत प्रणाली के विकास को निर्धारित करना संभव है। कणों के निर्देशांक और संवेग स्वयं मात्राएँ हैं जिन्हें प्रयोगात्मक रूप से सीधे मापा जा सकता है। क्वांटम भौतिकी में, एक प्रणाली की स्थिति को तरंग फ़ंक्शन ψ(x, y, z, t) द्वारा वर्णित किया जाता है। इसलिये एक क्वांटम कण के लिए, इसके निर्देशांक और संवेग के मूल्यों को एक साथ सटीक रूप से निर्धारित करना असंभव है, फिर एक निश्चित प्रक्षेपवक्र के साथ कण की गति के बारे में बात करने का कोई मतलब नहीं है, आप केवल कण को ​​​​खोजने की संभावना निर्धारित कर सकते हैं एक दिए गए बिंदु पर इस पलसमय, जो मापांक के वर्ग द्वारा निर्धारित किया जाता है तरंग क्रियाडब्ल्यू ~ |ψ(एक्स, वाई, जेड) | 2.
गैर-सापेक्षतावादी मामले में एक क्वांटम प्रणाली का विकास एक तरंग फ़ंक्शन द्वारा वर्णित है जो श्रोडिंगर समीकरण को संतुष्ट करता है

हैमिल्टन ऑपरेटर (सिस्टम की कुल ऊर्जा का ऑपरेटर) कहां है।
गैर-सापेक्षतावादी मामले में - 2 /2m + (r), जहां t कण का द्रव्यमान है, संवेग संकारक है, (x,y,z) कण की स्थितिज ऊर्जा का संकारक है। क्वांटम यांत्रिकी में एक कण की गति के नियम को निर्धारित करने का अर्थ है अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर समय के प्रत्येक क्षण में तरंग फ़ंक्शन का मान निर्धारित करना। स्थिर अवस्था में, तरंग फलन ψ(x, y, z) स्थिर श्रोडिंगर समीकरण ψ = Eψ का एक हल है। क्वांटम भौतिकी में किसी भी बाध्य प्रणाली की तरह, नाभिक में असतत स्पेक्ट्रम होता है eigenvaluesऊर्जा।
नाभिक की उच्चतम बाध्यकारी ऊर्जा वाली अवस्था, यानी सबसे कम कुल ऊर्जा ई के साथ, जमीनी अवस्था कहलाती है। उच्च कुल ऊर्जा वाले राज्य उत्साहित राज्य हैं। निम्नतम ऊर्जा स्थिति को शून्य सूचकांक और ऊर्जा E 0 असाइन किया गया है = 0.

ई0 → एमसी 2 = (जेडएम पी + एनएम एन)सी 2 - डब्ल्यू 0;

डब्ल्यू 0 जमीनी अवस्था में नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा है।
उत्तेजित अवस्थाओं की ऊर्जा E i (i = 1, 2, ...) को मूल अवस्था से मापा जाता है।

24 Mg नाभिक के निचले स्तरों की योजना।

कर्नेल के निचले स्तर असतत हैं। जैसे-जैसे उत्तेजना ऊर्जा बढ़ती है, स्तरों के बीच की औसत दूरी घटती जाती है।
बढ़ती ऊर्जा के साथ स्तर घनत्व में वृद्धि कई-कण प्रणालियों की एक विशिष्ट संपत्ति है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि ऐसी प्रणालियों की ऊर्जा में वृद्धि के साथ संख्या विभिन्न तरीकेनाभिकों के बीच ऊर्जा का वितरण।
क्वांटम संख्याएं- पूर्णांक या भिन्नात्मक संख्याएँ जो संभावित मान निर्धारित करती हैं भौतिक मात्राएक क्वांटम प्रणाली की विशेषता - एक परमाणु, एक परमाणु नाभिक। क्वांटम संख्याएँ माइक्रोसिस्टम की विशेषता वाली भौतिक मात्राओं की असततता (परिमाणीकरण) को दर्शाती हैं। क्वांटम संख्याओं का एक सेट जो एक माइक्रोसिस्टम का विस्तृत रूप से वर्णन करता है, पूर्ण कहलाता है। तो नाभिक में न्यूक्लियॉन की स्थिति चार क्वांटम संख्याओं द्वारा निर्धारित की जाती है: मुख्य क्वांटम संख्या n (मान 1, 2, 3, ... ले सकती है), जो न्यूक्लियॉन की ऊर्जा E n निर्धारित करती है; कक्षीय क्वांटम संख्या l = 0, 1, 2, …, n, जो मान L निर्धारित करता है नाभिक की कक्षीय कोणीय गति (L = ћ 1/2); क्वांटम संख्या m ≤ ± l, जो कक्षीय संवेग सदिश की दिशा निर्धारित करती है; और क्वांटम संख्या m s = ±1/2, जो न्यूक्लियॉन स्पिन वेक्टर की दिशा निर्धारित करती है।

क्वांटम संख्याएं

एन	प्रधान क्वांटम संख्या: n = 1, 2, … ∞।
जे	कुल कोणीय गति की क्वांटम संख्या। j कभी भी ऋणात्मक नहीं होता है और विचाराधीन सिस्टम के गुणों के आधार पर पूर्णांक (शून्य सहित) या आधा-पूर्णांक हो सकता है। सिस्टम J के कुल कोणीय गति का मान संबंध द्वारा j से संबंधित है जे 2 = ћ 2 जे (जे + 1)। = + कहाँ और कक्षीय और स्पिन कोणीय संवेग सदिश हैं।
एल	कक्षीय कोणीय गति की क्वांटम संख्या। एलकेवल पूर्णांक मान ले सकते हैं: एल= 0, 1, 2, … ∞, निकाय L के कक्षीय कोणीय संवेग का मान संबंधित है एलसंबंध एल 2 = ћ 2 एल(एल+1).
एम	पसंदीदा अक्ष (आमतौर पर z- अक्ष) पर कुल, कक्षीय, या स्पिन कोणीय गति का प्रक्षेपण mћ के बराबर होता है। कुल क्षण के लिए m j = j, j-1, j-2, …, -(j-1), -j. कक्षीय क्षण के लिए एम एल = एल, एल-1, एल-2, …, -(एल-1), -एल. इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, क्वार्क m s = ±1/2 के चक्रण आघूर्ण के लिए
एस	स्पिन कोणीय गति की क्वांटम संख्या। s या तो पूर्णांक या आधा पूर्णांक हो सकता है। s कण की एक स्थिर विशेषता है, जो इसके गुणों द्वारा निर्धारित होती है। स्पिन मोमेंट S का मान संबंध S 2 = ћ 2 s(s+1) द्वारा s से संबंधित है
पी	स्थानिक समानता। यह या तो +1 या -1 के बराबर है और दर्पण प्रतिबिंब P = (-1) के तहत सिस्टम के व्यवहार की विशेषता है एल .

क्वांटम संख्याओं के इस सेट के साथ, न्यूक्लियस में न्यूक्लियॉन की स्थिति को क्वांटम संख्या n के दूसरे सेट द्वारा भी चित्रित किया जा सकता है, एल, जे, जेड। क्वांटम संख्याओं के एक सेट का चुनाव क्वांटम प्रणाली का वर्णन करने की सुविधा से निर्धारित होता है।
किसी दिए गए सिस्टम के लिए संरक्षित (समय में अपरिवर्तनीय) भौतिक मात्रा का अस्तित्व इस प्रणाली के समरूपता गुणों से निकटता से संबंधित है। इसलिए, यदि कोई विलगित तंत्र मनमाना घुमावों के दौरान नहीं बदलता है, तो यह कक्षीय कोणीय गति को बनाए रखता है। यह हाइड्रोजन परमाणु का मामला है, जिसमें इलेक्ट्रॉन नाभिक के गोलाकार रूप से सममित कूलम्ब क्षमता में चलता है और इसलिए एक निरंतर क्वांटम संख्या द्वारा विशेषता है एल. एक बाहरी गड़बड़ी प्रणाली की समरूपता को तोड़ सकती है, जिससे स्वयं क्वांटम संख्या में परिवर्तन होता है। हाइड्रोजन परमाणु द्वारा अवशोषित एक फोटॉन क्वांटम संख्या के विभिन्न मूल्यों के साथ एक इलेक्ट्रॉन को दूसरे राज्य में स्थानांतरित कर सकता है। तालिका परमाणु और परमाणु राज्यों का वर्णन करने के लिए उपयोग की जाने वाली कुछ क्वांटम संख्याओं को सूचीबद्ध करती है।
क्वांटम संख्याओं के अलावा, जो माइक्रोसिस्टम के अंतरिक्ष-समय समरूपता को दर्शाती हैं, कणों की तथाकथित आंतरिक क्वांटम संख्याएं एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। उनमें से कुछ, जैसे स्पिन और इलेक्ट्रिक चार्ज, सभी इंटरैक्शन में संरक्षित हैं, अन्य कुछ इंटरैक्शन में संरक्षित नहीं हैं। तो क्वांटम संख्या विचित्रता, जो मजबूत और विद्युत चुम्बकीय बातचीत में संरक्षित है, कमजोर बातचीत में संरक्षित नहीं है, जो दर्शाती है अलग प्रकृतिये बातचीत।
प्रत्येक अवस्था में परमाणु नाभिक की विशेषता कुल कोणीय गति होती है। इस क्षण को नाभिक के बाकी फ्रेम में कहा जाता है परमाणु स्पिन.
निम्नलिखित नियम कर्नेल पर लागू होते हैं:
ए) ए भी जे = एन (एन = 0, 1, 2, 3, ...), यानी एक पूर्णांक है;
बी) ए विषम जे = एन + 1/2, यानी आधा पूर्णांक है।
इसके अलावा, एक और नियम प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है: जमीनी अवस्था में सम-सम नाभिकों के लिएजेजीएस = 0. यह नाभिक की जमीनी अवस्था में न्यूक्लियंस के क्षणों के पारस्परिक मुआवजे को इंगित करता है, जो इंटरन्यूक्लियॉन इंटरैक्शन की एक विशेष संपत्ति है।
स्थानिक प्रतिबिंब के संबंध में सिस्टम (हैमिल्टनियन) का आक्रमण - उलटा (प्रतिस्थापन → -) समता संरक्षण कानून और क्वांटम संख्या की ओर जाता है समानताआर। इसका मतलब है कि परमाणु हैमिल्टन में समरूपता है। दरअसल, न्यूक्लियंस के बीच मजबूत संपर्क के कारण न्यूक्लियस मौजूद है। इसके अलावा, विद्युत चुम्बकीय संपर्क नाभिक में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इन दोनों प्रकार की अंतःक्रियाएँ स्थानिक व्युत्क्रमण के लिए अपरिवर्तनीय हैं। इसका मतलब यह है कि परमाणु राज्यों को एक निश्चित समता मान P द्वारा चित्रित किया जाना चाहिए, अर्थात, या तो सम (P = +1) या विषम (P = -1) होना चाहिए।
हालांकि, कमजोर बल जो समता को संरक्षित नहीं करते हैं, नाभिक में न्यूक्लियंस के बीच भी कार्य करते हैं। इसका नतीजा यह है कि विपरीत समता वाले राज्य का एक (आमतौर पर नगण्य) मिश्रण एक समता के साथ राज्य में जोड़ा जाता है। परमाणु राज्यों में ऐसी अशुद्धता का विशिष्ट मूल्य केवल 10 -6 -10 -7 है और ज्यादातर मामलों में इसे नजरअंदाज किया जा सकता है।
न्यूक्लियंस की एक प्रणाली के रूप में न्यूक्लियस पी की समता को अलग-अलग न्यूक्लियंस पी i की समानता के उत्पाद के रूप में दर्शाया जा सकता है:

पी \u003d पी 1 पी 2 ... पी ए ,

इसके अलावा, केंद्रीय क्षेत्र में न्यूक्लियॉन पीआई की समानता न्यूक्लियॉन के कक्षीय पल पर निर्भर करती है, जहां π i न्यूक्लियॉन की आंतरिक समता है, जो +1 के बराबर है। इसलिए, एक गोलाकार सममित अवस्था में एक नाभिक की समता को इस अवस्था में नाभिकों के कक्षीय समता के उत्पाद के रूप में दर्शाया जा सकता है:

परमाणु स्तर के आरेख आमतौर पर प्रत्येक स्तर की ऊर्जा, स्पिन और समता का संकेत देते हैं। स्पिन को एक संख्या द्वारा इंगित किया जाता है, और समता को सम स्तरों के लिए धन चिह्न और विषम स्तरों के लिए ऋण चिह्न द्वारा इंगित किया जाता है। यह चिन्ह घुमाव को दर्शाने वाली संख्या के शीर्ष के दाईं ओर रखा जाता है। उदाहरण के लिए, प्रतीक 1/2 + स्पिन 1/2 के साथ एक सम स्तर को दर्शाता है, और प्रतीक 3 - स्पिन 3 के साथ एक विषम स्तर को दर्शाता है।

परमाणु नाभिक का आइसोस्पिन।परमाणु राज्यों की एक अन्य विशेषता आइसोस्पिन I है। नाभिक (ए, जेड)एक न्यूक्लियॉन होते हैं और एक चार्ज Ze होता है, जिसे न्यूक्लियॉन चार्ज q i के योग के रूप में दर्शाया जा सकता है, उनके आइसोस्पिन (I i) 3 के अनुमानों के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है

आइसोस्पिन अंतरिक्ष के अक्ष 3 पर नाभिक के आइसोस्पिन का प्रक्षेपण है।
न्यूक्लियॉन सिस्टम ए का कुल आइसोस्पिन

नाभिक की सभी अवस्थाओं में आइसोस्पिन प्रक्षेपण I 3 = (Z - N)/2 का मान होता है। A न्यूक्लियंस से युक्त एक नाभिक में, जिनमें से प्रत्येक में आइसोस्पिन 1/2 है, आइसोस्पिन मान |N - Z|/2 से A/2 तक संभव हैं

|एन - जेड|/2 ≤ मैं ≤ ए/2।

न्यूनतम मान I = |I 3 |। I का अधिकतम मान A/2 के बराबर है और एक ही दिशा में निर्देशित सभी i से मेल खाता है। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि परमाणु राज्य की उत्तेजना ऊर्जा जितनी अधिक होगी, आइसोस्पिन का मूल्य उतना ही अधिक होगा। इसलिए, जमीन और कम उत्तेजित राज्यों में नाभिक के आइसोस्पिन का न्यूनतम मूल्य होता है

आई जी एस = | आई 3 | = |जेड - एन|/2.

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन आइसोस्पिन स्पेस के आइसोट्रॉपी को तोड़ता है। समस्थानिक में घूर्णन के दौरान आवेशित कणों की एक प्रणाली की अंतःक्रियात्मक ऊर्जा बदल जाती है, क्योंकि घूर्णन के दौरान कणों के आवेश बदल जाते हैं और प्रोटॉन के नाभिक भाग में न्यूट्रॉन या इसके विपरीत हो जाते हैं। इसलिए, वास्तविक आइसोस्पिन समरूपता सटीक नहीं है, लेकिन अनुमानित है।

संभावित कुआँ।एक संभावित कुएं की अवधारणा का उपयोग अक्सर कणों की बाध्य अवस्थाओं का वर्णन करने के लिए किया जाता है। संभावित कुआँ - एक कण की कम संभावित ऊर्जा के साथ अंतरिक्ष का एक सीमित क्षेत्र। संभावित कुआँ आमतौर पर आकर्षण की शक्तियों से मेल खाता है। इन बलों की कार्रवाई के क्षेत्र में क्षमता नकारात्मक है, बाहर - शून्य।

कण ऊर्जा E इसकी गतिज ऊर्जा T ≥ 0 और संभावित ऊर्जा U का योग है (यह सकारात्मक और नकारात्मक दोनों हो सकती है)। यदि कण कुएँ के अंदर है, तो इसकी गतिज ऊर्जा T 1 कुएँ की गहराई U 0 से कम है, कण ऊर्जा E 1 = T 1 + U 1 = T 1 - U 0 क्वांटम यांत्रिकी में, एक की ऊर्जा एक बाध्य अवस्था में कण केवल कुछ असतत मान ले सकता है, अर्थात ऊर्जा के असतत स्तर हैं। इस मामले में, सबसे निचला (मुख्य) स्तर हमेशा संभावित कुएं के नीचे से ऊपर होता है। परिमाण के क्रम में, दूरी Δ इचौड़ाई के एक गहरे कुएं में द्रव्यमान m के एक कण के स्तरों के बीच द्वारा दिया गया है
ΔE ≈ ћ 2 / मा 2।
एक संभावित कुएं का एक उदाहरण परमाणु नाभिक का संभावित कुआं है जिसकी गहराई 40-50 MeV और चौड़ाई 10 -13 -10 -12 सेमी है, जिसमें ≈ 20 MeV की औसत गतिज ऊर्जा वाले न्यूक्लियॉन स्थित हैं अलग - अलग स्तर।

पर सरल उदाहरणएक आयामी अनंत आयताकार कुएं में कण, कोई यह समझ सकता है कि ऊर्जा मूल्यों का असतत स्पेक्ट्रम कैसे उत्पन्न होता है। शास्त्रीय मामले में, एक कण, एक दीवार से दूसरी दीवार पर जाता है, ऊर्जा के किसी भी मूल्य को ग्रहण करता है, जो उस पर संप्रेषित गति पर निर्भर करता है। क्वांटम प्रणाली में, स्थिति मौलिक रूप से भिन्न होती है। यदि एक क्वांटम कण अंतरिक्ष के एक सीमित क्षेत्र में स्थित है, तो ऊर्जा स्पेक्ट्रम असतत हो जाता है। मामले पर विचार करें जब द्रव्यमान एम का एक कण अनंत गहराई के एक आयामी संभावित यू (एक्स) में है। संभावित ऊर्जा यू निम्नलिखित सीमा स्थितियों को संतुष्ट करता है

ऐसी सीमा स्थितियों के तहत, कण, संभावित कुएं के अंदर 0< x < l, не может выйти за ее пределы, т. е.

ψ(x) = 0, x ≤ 0, x ≥ एल।

उस क्षेत्र के लिए स्थिर श्रोडिंगर समीकरण का उपयोग करना जहाँ U = 0,

हम संभावित कुएं के अंदर कण की स्थिति और ऊर्जा स्पेक्ट्रम प्राप्त करते हैं।

एक अनंत एक आयामी क्षमता के लिए, हमारे पास निम्नलिखित हैं:

एक अनंत आयताकार कुएं (ए) में एक कण का तरंग कार्य, तरंग समारोह के मॉड्यूलस का वर्ग (बी) संभावित कुएं में विभिन्न बिंदुओं पर एक कण खोजने की संभावना निर्धारित करता है।

श्रोडिंगर समीकरण क्वांटम यांत्रिकी में वही भूमिका निभाता है जो शास्त्रीय यांत्रिकी में न्यूटन का दूसरा नियम निभाता है।
क्वांटम भौतिकी की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता इसकी संभाव्य प्रकृति थी।

माइक्रोवर्ल्ड में होने वाली प्रक्रियाओं की संभाव्यता प्रकृति माइक्रोवर्ल्ड की एक मौलिक संपत्ति है।

ई. श्रोडिंगर: "सामान्य परिमाणीकरण नियमों को अन्य प्रावधानों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है जो अब किसी भी" पूर्ण संख्या "को पेश नहीं करते हैं। इस मामले में अखंडता स्वाभाविक रूप से अपने आप में प्राप्त की जाती है, जैसे कि कंपन स्ट्रिंग पर विचार करने पर गांठों की पूर्णांक संख्या स्वयं प्राप्त होती है। यह नया प्रतिनिधित्व सामान्यीकृत किया जा सकता है और, मुझे लगता है, परिमाणीकरण की वास्तविक प्रकृति से निकटता से संबंधित है।
फलन ψ को इससे जोड़ना काफी स्वाभाविक है कुछ दोलन प्रक्रियापरमाणु में, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक प्रक्षेपवक्र की वास्तविकता हाल के समय मेंबार-बार पूछताछ की। सबसे पहले, मैं संकेतित तुलनात्मक रूप से स्पष्ट तरीके से क्वांटम नियमों की नई समझ को प्रमाणित करना चाहता था, लेकिन फिर मैंने विशुद्ध रूप से गणितीय पद्धति को प्राथमिकता दी, क्योंकि यह इस मुद्दे के सभी आवश्यक पहलुओं को बेहतर ढंग से स्पष्ट करना संभव बनाता है। यह मुझे आवश्यक लगता है कि क्वांटम नियम अब एक रहस्यमय के रूप में पेश नहीं किए जाते हैं " पूर्णांक आवश्यकता”, लेकिन कुछ विशिष्ट स्थानिक कार्यों की सीमा और विशिष्टता की आवश्यकता से निर्धारित होते हैं।
मैं इसे तब तक संभव नहीं मानता, जब तक कि नए तरीके से अधिक की गणना सफलतापूर्वक नहीं की जाती। चुनौतीपूर्ण कार्य, पेश की गई दोलन प्रक्रिया की व्याख्या पर अधिक विस्तार से विचार करें। यह संभव है कि इस तरह की गणना पारंपरिक क्वांटम सिद्धांत के निष्कर्ष के साथ एक साधारण संयोग की ओर ले जाए। उदाहरण के लिए, उपरोक्त विधि के अनुसार सापेक्षतावादी केपलर समस्या पर विचार करते समय, यदि हम शुरुआत में बताए गए नियमों के अनुसार कार्य करते हैं, तो एक उल्लेखनीय परिणाम प्राप्त होता है: आधा पूर्णांक क्वांटम संख्या(रेडियल और दिगंश)…
सबसे पहले, यह उल्लेख करना असंभव नहीं है कि मुख्य प्रारंभिक प्रेरणा जो यहां प्रस्तुत तर्कों की उपस्थिति का कारण बनी, डी ब्रोगली का शोध प्रबंध था, जिसमें कई गहरे विचार शामिल हैं, साथ ही "चरण तरंगों" के स्थानिक वितरण पर प्रतिबिंब भी शामिल हैं। जो, जैसा कि डी ब्रोगली द्वारा दिखाया गया है, हर बार एक इलेक्ट्रॉन की आवधिक या अर्ध-आवधिक गति के अनुरूप होता है, यदि केवल ये तरंगें प्रक्षेपवक्र पर फिट होती हैं पूर्णांकएक बार। डी ब्रोगली के सिद्धांत से मुख्य अंतर, जो एक आयताकार रूप से फैलने वाली लहर की बात करता है, इस तथ्य में निहित है कि हम विचार कर रहे हैं, अगर हम लहर की व्याख्या का उपयोग करते हैं, तो प्राकृतिक दोलन खड़े होते हैं।

एम लाउ: “क्वांटम सिद्धांत की उपलब्धियाँ बहुत तेज़ी से जमा हुईं। α-किरणों के उत्सर्जन द्वारा रेडियोधर्मी क्षय के लिए इसके अनुप्रयोग में इसे विशेष रूप से आश्चर्यजनक सफलता मिली। इस सिद्धांत के अनुसार, एक "सुरंग प्रभाव" होता है, अर्थात। एक कण की संभावित बाधा के माध्यम से प्रवेश, जिसकी ऊर्जा, शास्त्रीय यांत्रिकी की आवश्यकताओं के अनुसार, इससे गुजरने के लिए अपर्याप्त है।
जी. गामोव ने 1928 में इस सुरंग प्रभाव के आधार पर α-कणों के उत्सर्जन की व्याख्या की। गैमो के सिद्धांत के अनुसार, परमाणु नाभिक एक संभावित बाधा से घिरा हुआ है, लेकिन α-कणों में इसके "आगे बढ़ने" की एक निश्चित संभावना है। अनुभवजन्य रूप से गीजर और नेटोल द्वारा पाया गया, गामो के सिद्धांत के आधार पर α-कण की क्रिया की त्रिज्या और क्षय की अर्ध-अवधि के बीच के संबंध को संतोषजनक ढंग से समझाया गया था।

सांख्यिकी। पाउली सिद्धांत।कई कणों से युक्त क्वांटम मैकेनिकल सिस्टम के गुण इन कणों के आँकड़ों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। समान लेकिन अलग-अलग कणों वाली क्लासिकल प्रणालियां बोल्ट्जमैन वितरण का पालन करती हैं

एक ही प्रकार के क्वांटम कणों की एक प्रणाली में व्यवहार की नई विशेषताएं दिखाई देती हैं जिनका शास्त्रीय भौतिकी में कोई एनालॉग नहीं है। शास्त्रीय भौतिकी में कणों के विपरीत, क्वांटम कण न केवल समान हैं, बल्कि अप्रभेद्य - समान भी हैं। एक कारण यह है कि, क्वांटम यांत्रिकी में, कणों को तरंग कार्यों के संदर्भ में वर्णित किया जाता है, जो हमें अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु पर एक कण को ​​​​खोजने की संभावना की गणना करने की अनुमति देता है। यदि कई समान कणों के तरंग कार्य ओवरलैप होते हैं, तो यह निर्धारित करना असंभव है कि कौन सा कण किसी दिए गए बिंदु पर है। चूँकि केवल तरंग फलन के मापांक के वर्ग का ही भौतिक अर्थ होता है, यह कण पहचान सिद्धांत से अनुसरण करता है कि जब दो समान कणों को आपस में जोड़ा जाता है, तो तरंग फलन या तो चिह्न बदल देता है ( विषम स्थिति), या चिह्न नहीं बदलता ( सममित अवस्था).
सममित तरंग फ़ंक्शंस पूर्णांक स्पिन वाले कणों का वर्णन करते हैं - बोसोन (पियोन, फोटॉन, अल्फा कण ...)। बोसोन बोस-आइंस्टीन आँकड़ों का पालन करते हैं

असीमित संख्या में समान बोसोन एक ही समय में एक क्वांटम अवस्था में हो सकते हैं।
एंटीसिमेट्रिक वेव फ़ंक्शंस आधे-पूर्णांक स्पिन वाले कणों का वर्णन करते हैं - फ़र्मियन (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रिनो)। Fermions Fermi-Dirac सांख्यिकी का पालन करते हैं

वेव फंक्शन और स्पिन की समरूपता के बीच संबंध सबसे पहले डब्ल्यू पाउली द्वारा बताया गया था।

फर्मियंस के लिए, पाउली सिद्धांत मान्य है - दो समान फ़र्मियन एक साथ एक ही क्वांटम स्थिति में नहीं हो सकते।

पाउली सिद्धांत परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले की संरचना, नाभिक में न्यूक्लिऑन राज्यों को भरने और क्वांटम सिस्टम के व्यवहार की अन्य विशेषताओं को निर्धारित करता है।
प्रोटॉन-न्यूट्रॉन मॉडल के निर्माण के साथ परमाणु नाभिकपरमाणु भौतिकी के विकास में पहला चरण, जिसमें परमाणु नाभिक की संरचना के मूल तथ्य स्थापित किए गए थे, को पूरा माना जा सकता है। परमाणुओं के अस्तित्व के बारे में डेमोक्रिटस की मौलिक अवधारणा में पहला चरण शुरू हुआ - पदार्थ के अविभाज्य कण। मेंडेलीव द्वारा आवधिक कानून की स्थापना ने परमाणुओं को व्यवस्थित करना संभव बना दिया और इस व्यवस्थितता के अंतर्निहित कारणों पर सवाल उठाया। जे जे थॉमसन द्वारा 1897 में इलेक्ट्रॉनों की खोज ने परमाणुओं की अविभाज्यता की अवधारणा को नष्ट कर दिया। थॉमसन मॉडल के अनुसार इलेक्ट्रॉन होते हैं घटक तत्वसभी परमाणु। यूरेनियम रेडियोधर्मिता की घटना की 1896 में ए बेकरेल द्वारा खोज और बाद में पी क्यूरी और एम। स्कोलोडोस्का-क्यूरी द्वारा थोरियम, पोलोनियम और रेडियम की रेडियोधर्मिता की खोज ने पहली बार दिखाया कि रासायनिक तत्व शाश्वत संरचनाएं नहीं हैं, वे अनायास सड़ सकते हैं, अन्य रासायनिक तत्वों में बदल सकते हैं। 1899 में, ई. रदरफोर्ड ने पाया कि रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप, परमाणु α-कणों को उनकी संरचना - आयनित हीलियम परमाणुओं और इलेक्ट्रॉनों से बाहर निकाल सकते हैं। 1911 में, ई। रदरफोर्ड ने, गीजर और मार्सडेन के प्रयोग के परिणामों को सामान्य करते हुए, परमाणु का एक ग्रहीय मॉडल विकसित किया। इस मॉडल के अनुसार, परमाणुओं में ~ 10 -12 सेमी की त्रिज्या के साथ एक सकारात्मक रूप से आवेशित परमाणु नाभिक होता है, जिसमें परमाणु का संपूर्ण द्रव्यमान और उसके चारों ओर घूमने वाले नकारात्मक इलेक्ट्रॉन केंद्रित होते हैं। एक परमाणु के इलेक्ट्रॉन गोले का आकार ~ 10 -8 सेमी है। 1913 में, एन. बोह्र ने क्वांटम सिद्धांत के आधार पर परमाणु के ग्रहीय मॉडल का प्रतिनिधित्व विकसित किया। 1919 में, ई. रदरफोर्ड ने साबित किया कि प्रोटॉन परमाणु नाभिक का हिस्सा हैं। 1932 में, जे चाडविक ने न्यूट्रॉन की खोज की और दिखाया कि न्यूट्रॉन परमाणु नाभिक का हिस्सा हैं। परमाणु नाभिक के प्रोटॉन-न्यूट्रॉन मॉडल के डी। इवानेंको और डब्ल्यू। हाइजेनबर्ग द्वारा 1932 में निर्माण ने परमाणु भौतिकी के विकास में पहला चरण पूरा किया। परमाणु और परमाणु नाभिक के सभी घटक तत्व स्थापित हो चुके हैं।

1869 तत्वों की आवधिक प्रणाली डी.आई. मेंडलीव

19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध तक, रसायनज्ञों ने विभिन्न तत्वों में रासायनिक तत्वों के व्यवहार पर व्यापक जानकारी जमा कर ली थी रसायनिक प्रतिक्रिया. यह पाया गया कि रासायनिक तत्वों के केवल कुछ संयोजन ही किसी दिए गए पदार्थ का निर्माण करते हैं। कुछ रासायनिक तत्वों में मोटे तौर पर समान गुण पाए गए हैं जबकि उनके परमाणु भार में काफी भिन्नता है। डी। आई। मेंडेलीव ने तत्वों के रासायनिक गुणों और उनके परमाणु भार के बीच संबंधों का विश्लेषण किया और दिखाया रासायनिक गुणपरमाणु भार में वृद्धि के रूप में व्यवस्थित तत्व दोहराए जाते हैं। यही उनका आधार बना आवधिक प्रणालीतत्व। तालिका को संकलित करते समय, मेंडेलीव ने पाया कि कुछ रासायनिक तत्वों के परमाणु भार उनके द्वारा प्राप्त की गई नियमितता से कम हो गए थे, और बताया कि इन तत्वों के परमाणु भार गलत तरीके से निर्धारित किए गए थे। बाद में सटीक प्रयोगों से पता चला कि मूल रूप से निर्धारित वजन वास्तव में गलत थे और नए परिणाम मेंडेलीव की भविष्यवाणियों के अनुरूप थे। तालिका में कुछ स्थानों को खाली छोड़ते हुए, मेंडेलीव ने इंगित किया कि नए अभी तक अनदेखे रासायनिक तत्व होने चाहिए और उनके रासायनिक गुणों की भविष्यवाणी की। इस प्रकार, गैलियम (Z = 31), स्कैंडियम (Z = 21) और जर्मेनियम (Z = 32) की भविष्यवाणी की गई और फिर खोज की गई। मेंडेलीव ने अपने वंशजों को रासायनिक तत्वों के आवधिक गुणों की व्याख्या करने का कार्य छोड़ दिया। 1922 में एन. बोह्र द्वारा दी गई मेंडेलीव की तत्वों की आवधिक प्रणाली की सैद्धांतिक व्याख्या, उभरते हुए क्वांटम सिद्धांत की शुद्धता के ठोस प्रमाणों में से एक थी।

परमाणु नाभिक और तत्वों की आवधिक प्रणाली

मेंडेलीव और लोगर मेयर द्वारा तत्वों की आवधिक प्रणाली के सफल निर्माण का आधार यह विचार था कि परमाणु भार तत्वों के व्यवस्थित वर्गीकरण के लिए उपयुक्त स्थिरांक के रूप में काम कर सकता है। हालांकि, आधुनिक परमाणु सिद्धांत ने परमाणु भार पर बिल्कुल भी स्पर्श किए बिना आवधिक प्रणाली की व्याख्या की है। इस प्रणाली में किसी भी तत्व की जगह संख्या और साथ ही उसके रासायनिक गुण विशिष्ट रूप से निर्धारित होते हैं सकारात्मक आरोपपरमाणु नाभिक, या, जो समान है, उसके चारों ओर स्थित नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों की संख्या। परमाणु नाभिक का द्रव्यमान और संरचना इसमें कोई भूमिका नहीं निभाते; इस प्रकार, वर्तमान समय में, हम जानते हैं कि ऐसे तत्व हैं, या परमाणुओं के प्रकार हैं, जो समान संख्या और बाहरी इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था के साथ, बहुत अलग परमाणु भार रखते हैं। ऐसे तत्वों को समस्थानिक कहते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, जस्ता समस्थानिकों की एक आकाशगंगा में, परमाणु भार 112 से 124 तक वितरित किया जाता है। उन्हें आइसोबार कहा जाता है। एक उदाहरण जस्ता, टेल्यूरियम और क्सीनन के लिए पाया गया 124 का परमाणु भार है।
एक रासायनिक तत्व को निर्धारित करने के लिए, एक स्थिरांक पर्याप्त है, अर्थात्, नाभिक के चारों ओर स्थित नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों की संख्या, क्योंकि सभी रासायनिक प्रक्रियाएँइन इलेक्ट्रॉनों के बीच प्रवाहित करें।
प्रोटॉनों की संख्या n 2 , परमाणु नाभिक में स्थित, इसका धनात्मक आवेश Z निर्धारित करता है, और इस प्रकार इस तत्व के रासायनिक गुणों को निर्धारित करने वाले बाहरी इलेक्ट्रॉनों की संख्या; न्यूट्रॉन की कुछ संख्या n 1 एक ही कोर में संलग्न, कुल मिलाकर n के साथ 2 अपना परमाणु भार देता है
ए = एन 1 + एन 2 . इसके विपरीत, सीरियल नंबर Z परमाणु नाभिक में निहित प्रोटॉन की संख्या देता है, और परमाणु भार और नाभिक A-Z के आवेश के अंतर से, परमाणु न्यूट्रॉन की संख्या प्राप्त होती है।
न्यूट्रॉन की खोज के साथ, आवधिक प्रणाली को छोटे सीरियल नंबरों के क्षेत्र में कुछ पुनःपूर्ति प्राप्त हुई, क्योंकि न्यूट्रॉन को शून्य के बराबर क्रमिक संख्या वाला तत्व माना जा सकता है। उच्च क्रमिक संख्याओं के क्षेत्र में, अर्थात् Z = 84 से Z = 92 तक, सभी परमाणु नाभिक अस्थिर, अनायास रेडियोधर्मी होते हैं; इसलिए, यह माना जा सकता है कि यूरेनियम से भी अधिक परमाणु आवेश वाला परमाणु, यदि इसे केवल प्राप्त किया जा सकता है, अस्थिर भी होना चाहिए। फर्मी और उनके सहयोगियों ने हाल ही में अपने प्रयोगों की सूचना दी, जिसमें, जब यूरेनियम पर न्यूट्रॉन के साथ बमबारी की गई, तो एक रेडियोधर्मी तत्व की उपस्थिति हुई क्रमिक संख्या 93 या 94। यह बहुत संभव है कि इस क्षेत्र में भी आवधिक प्रणाली की निरंतरता हो। यह केवल यह जोड़ना बाकी है कि मेंडेलीव की सरल दूरदर्शिता ने आवधिक प्रणाली के ढांचे के लिए इतने व्यापक रूप से प्रदान किया कि प्रत्येक नई खोज, इसके दायरे में शेष, इसे और मजबूत करती है।

परमाणु के इलेक्ट्रॉन खोल की संरचना।

अतिरिक्त

मुख्य

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आधार आधुनिक सिद्धांतपरमाणु की संरचना क्वांटम यांत्रिकी के नियम और प्रावधान हैं - भौतिकी की एक शाखा जो सूक्ष्म वस्तुओं (इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और अन्य कणों का महत्वहीन द्रव्यमान) के संचलन का अध्ययन करती है।

क्वांटम यांत्रिक अवधारणाओं के अनुसार, गतिमान सूक्ष्म वस्तुओं की दोहरी प्रकृति होती है: वे कण होते हैं, लेकिन उनके पास गति का एक तरंग चरित्र होता है, अर्थात। सूक्ष्म वस्तुओं में एक साथ है कणिका और तरंग गुण।

माइक्रोपार्टिकल्स की गति का वर्णन करने के लिए, हम उपयोग करते हैं संभाव्य दृष्टिकोण , अर्थात। यह उनकी सटीक स्थिति नहीं है जो निर्धारित की जाती है, बल्कि सर्कुलेशन स्पेस के एक या दूसरे क्षेत्र में होने की संभावना है।

एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति (क्वांटम यांत्रिकी में, "गति" शब्द का एक पर्याय) एक क्वांटम मैकेनिकल मॉडल - एक इलेक्ट्रॉन बादल का उपयोग करके वर्णित है। इलेक्ट्रॉनिक बादल ग्राफिक रूप से इलेक्ट्रॉन कक्षीय के प्रत्येक भाग में एक इलेक्ट्रॉन होने की संभावना को दर्शाता है। नीचे इलेक्ट्रॉन कक्षीय किसी को अंतरिक्ष के क्षेत्र को समझना चाहिए, जहां एक निश्चित डिग्री की संभावना (लगभग 90-95%) के साथ एक इलेक्ट्रॉन रह सकता है। एक परमाणु में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के इलेक्ट्रॉन कक्षीय को कहा जाता है परमाणु कक्षीय (एओ) , एक अणु में आणविक कक्षीय (MO) . पूर्ण विवरणश्रोडिंगर समीकरण का उपयोग करके इलेक्ट्रॉन बादल की स्थिति का पता लगाया जाता है। इस समीकरण का हल, अर्थात कक्षीय का गणितीय विवरण, केवल कुछ असतत (असतत) मानों के लिए संभव है क्वांटम संख्याएं

कक्षा का एल (एलएन)

चुंबकीयसांख्यिक अंक एम ( एमएल)

घुमानासांख्यिक अंक एसएमएस)

सबसे ज़रूरी चीज़क्वांटम संख्या (n) इलेक्ट्रॉन की मूल ऊर्जा को निर्धारित करती है, अर्थात नाभिक से इसके निष्कासन की डिग्री या इलेक्ट्रॉन बादल (कक्षीय) का आकार। यह एक से शुरू होकर, किसी भी पूर्णांक मान को स्वीकार करता है। जमीनी अवस्था में वास्तविक परमाणुओं के लिए n = 1÷7।

एक इलेक्ट्रॉन की अवस्था, जिसे n के एक निश्चित मान द्वारा अभिलक्षित किया जाता है, कहलाती है ऊर्जा स्तर एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन। n रूप के समान मान वाले इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉनिक परतें (इलेक्ट्रॉन के गोले ), जिसे संख्या और अक्षर दोनों से दर्शाया जा सकता है।

मान n…………………………….1 2 3 4 5 6 7

इलेक्ट्रॉन परत का पदनाम …….K L M N O P Q

सबसे कम मूल्यऊर्जा n = 1 से मेल खाती है, और n = 1 वाले इलेक्ट्रॉन परमाणु के नाभिक के निकटतम इलेक्ट्रॉन परत बनाते हैं, वे नाभिक से अधिक मजबूती से बंधे होते हैं।

कक्षा का(पक्ष या दिगंश) क्वांटम संख्या एल इलेक्ट्रॉन की कक्षीय कोणीय गति को निर्धारित करता है और इलेक्ट्रॉन बादल के आकार की विशेषता है। यह 0 से (n-1) तक पूर्णांक मान ले सकता है। जमीनी अवस्था में वास्तविक परमाणुओं के लिए एलमान 0,1,2 और 3 लेता है।

प्रत्येक मान एलएक विशेष आकार की कक्षा से मेल खाती है। पर एल= 0 परमाणु कक्षीय, मुख्य क्वांटम संख्या के मान की परवाह किए बिना, एक गोलाकार आकार (एस-ऑर्बिटल) है। मूल्य एल = 1डंबल (पी-ऑर्बिटल) के आकार के परमाणु कक्षीय से मेल खाता है। डी- और एफ-ऑर्बिटल्स के लिए अधिक जटिल आकार ( एल=2, एल=3).

प्रत्येक के लिए एन कक्षीय क्वांटम संख्या के मूल्यों की एक निश्चित संख्या से मेल खाती है, अर्थात ऊर्जा स्तर ऊर्जा उपस्तरों का एक संग्रह है। प्रत्येक इलेक्ट्रॉन परत के ऊर्जा उपस्तरों की संख्या परत संख्या के बराबर होती है, अर्थात मुख्य क्वांटम संख्या का मान तो पहला ऊर्जा स्तर (एन = 1) एक सबलेवल-एस से मेल खाता है; दूसरा (n=2) - दो उपस्तर s और p; तीसरा (n=3) - तीन उपस्तर s, p, d; चौथा (n=4) - चार उपस्तर s, p, d, f।

इस प्रकार, ऊर्जा उपस्तर एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति है, जो कि क्वांटम संख्याओं के एक निश्चित सेट की विशेषता है एन तथा एल इलेक्ट्रॉन की यह अवस्था, कुछ निश्चित मानों के अनुरूप होती है एन तथा एल (कक्षीय प्रकार), संख्यात्मक पदनाम n और अक्षर के संयोजन के रूप में लिखा गया है एल, उदाहरण के लिए 4p (n = 4; एल= 1); 5d (एन = 5; एल = 2).

तालिका एक

कक्षीय क्वांटम संख्या और उपस्तर के पदों के बीच पत्राचार

चुंबकीयक्वांटम संख्या मनमाने ढंग से चयनित अक्ष पर इलेक्ट्रॉन की गति के कक्षीय गति के प्रक्षेपण के मूल्य को निर्धारित करती है, अर्थात। इलेक्ट्रॉन बादल के स्थानिक अभिविन्यास की विशेषता है। यह − से सभी पूर्णांक मानों को स्वीकार करता है एलसे + एल, मान 0 सहित।

हाँ, पर एल=0 मीटर=0. इसका मतलब है कि एस-ऑर्बिटल का तीन समन्वय अक्षों के बारे में समान अभिविन्यास है। पर एल=1 मीटर तीन मान ले सकता है: -1; 0; +1। इसका अर्थ है कि x, y, z निर्देशांक अक्षों के अनुदिश उन्मुख तीन p-कक्षक हो सकते हैं।

कोई मान एल मेल खाती है (2एल+1) चुंबकीय क्वांटम संख्या के मान, अर्थात ( 2एल+ 1) अंतरिक्ष में किसी दिए गए प्रकार के इलेक्ट्रॉन बादल के संभावित स्थान। S-अवस्था 2×0 + 1 = 1 एक कक्षीय, p-अवस्था 2×1 + 1 = 3 तीन कक्षकों, d-अवस्था 2×2 + 1 = 5 पाँच कक्षकों, f-अवस्था 2×3 + 1 = से मेल खाती है 7 सात कक्षाएँ, आदि।

एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति, जो क्वांटम संख्या n के कुछ मूल्यों की विशेषता है, एल, म , यानी इलेक्ट्रॉन बादल के अंतरिक्ष में निश्चित आकार, आकार और अभिविन्यास कहा जाता है परमाणु इलेक्ट्रॉन कक्षीय .

घुमानाक्वांटम संख्या S(m s) इलेक्ट्रॉन के स्वयं के यांत्रिक क्षण की विशेषता है जो इसके अक्ष के चारों ओर घूमने से जुड़ा है। इसके केवल दो अर्थ हैं + और -।

तो, ऊपर संक्षेप में, हम एक ब्लॉक आरेख "क्वांटम नंबर" (तालिका 2) बना सकते हैं।

तालिका 2।ब्लॉक आरेख "क्वांटम संख्या"

सांख्यिक अंक	नाम	भौतिक अर्थ	क्या मूल्य करता है
एन (एन)	मुख्य क्वांटम संख्या	कुल ऊर्जा आपूर्ति और इलेक्ट्रॉन कक्षकों का आकार निर्धारित करता है; ऊर्जा स्तर को दर्शाता है	एनएनएन (सैद्धांतिक रूप से) एन 1 2 3 4 5 6 7 के एल एम एन ओ पी क्यू (व्यावहारिक रूप से)
एल(एल)	कक्षीय (दिगंश) क्वांटम संख्या	परमाणु कक्षीय के आकार को निर्धारित करता है ऊर्जा उपस्तरों की विशेषता है	एलओ (सैद्धांतिक रूप से) एल 0 1 2 3 एसपी डी एफ (व्यावहारिक रूप से)
एम एल(एम)	चुंबकीय क्वांटम संख्या	अंतरिक्ष में इलेक्ट्रॉन बादल के उन्मुखीकरण को दर्शाता है	-l से +l सभी पूर्णांक, शून्य जब सहित एल=3 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों का व्यवहार बहिष्करण सिद्धांत के अधीन है, डब्ल्यू पाउली: एक परमाणु में ऐसे दो इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते जिनकी चार क्वांटम संख्याएँ समान हों। पाउली सिद्धांत के अनुसार, एक कक्षीय में, क्वांटम संख्या n के कुछ मूल्यों की विशेषता, एलऔर m में एक या दो इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं, लेकिन s के मान में अंतर हो सकता है। दो इलेक्ट्रॉनों के साथ एक कक्षीय जिसका स्पिन समानांतर (क्वांटम सेल) है, को योजनाबद्ध रूप से निम्नानुसार चित्रित किया जा सकता है: एक इलेक्ट्रॉन परत में अधिकतम 2n 2 इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं, इलेक्ट्रॉन परत की तथाकथित समाई। तालिका 3 एक इलेक्ट्रॉन के विभिन्न राज्यों के साथ-साथ इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या के लिए क्वांटम संख्या के मूल्यों को दिखाती है जो एक या किसी अन्य ऊर्जा स्तर पर हो सकती है और एक परमाणु में सबलेवल हो सकती है। टेबल तीन इलेक्ट्रॉनों की क्वांटम स्थिति, ऊर्जा स्तरों की क्षमता और उपस्तर। परतों और कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था को इस रूप में दर्शाया गया है इलेक्ट्रॉनिक विन्यास . इस मामले में, इलेक्ट्रॉनों के अनुसार व्यवस्थित किया जाता है न्यूनतम ऊर्जा सिद्धांत : एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की सबसे स्थिर स्थिति न्यूनतम से मेल खाती है संभावित मूल्यउसकी ऊर्जा। इस सिद्धांत का विशिष्ट कार्यान्वयन पाउली सिद्धांत (पृष्ठ 8 देखें) का उपयोग करके परिलक्षित होता है। हंड नियम, साथ ही क्लेचकोवस्की के नियम। हुंड का नियम:ऊर्जा उपस्तर के भीतर, इलेक्ट्रॉनों को व्यवस्थित किया जाता है ताकि उनका कुल चक्रण अधिकतम हो. क्लेचकोवस्की का नियम: ऑर्बिटल्स अपनी ऊर्जा के आरोही क्रम में इलेक्ट्रॉनों से भरे होते हैं, जो कि योग (n + l) की विशेषता है। इसके अलावा, यदि दो भिन्न कक्षकों का योग (n + l) समान है, तो कक्षक पहले भरा जाता है, जिसकी मूल क्वांटम संख्या कम होती है। एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा उपस्तरों के भरने के क्रम के लिए तालिका 4 देखें। तालिका 4 प्रधान और द्वितीयक क्वांटम संख्याओं के योग के अनुसार कक्षकों को भरने का क्रम (n + एल). एन एल एन + एल कक्षा का भरने का क्रम 1+0=1 1s 2+0=2 2+1=3 2s 2p 3+0=3 3+1=4 3+2=5 3एस 3पी 3डी 4+0=4 4+1=5 4+2=6 4+3=7 4एस 4पी 4डी 4एफ 5+0=5 5+1=6 5+2=7 5+3=8 5s 5p 5d 5f 6+0=6 6+1=7 6+2=8 6+3=9 6s 6p 6d 6f 7+0=7 7+1=8 7s 7p

इलेक्ट्रॉनों की क्वांटम संख्या

बुनियादी अवधारणाएँ और रसायन विज्ञान के नियम। आधुनिक विचारपरमाणु की संरचना के बारे में।

रसायन शास्त्र- पदार्थों का विज्ञान, उनके परिवर्तन के पैटर्न (भौतिक और रासायनिक गुण) और अनुप्रयोग। वर्तमान में, 100 हजार से अधिक अकार्बनिक और 4 मिलियन से अधिक कार्बनिक यौगिक ज्ञात हैं।

रासायनिक घटनाएं: कुछ पदार्थ दूसरों में परिवर्तित हो जाते हैं जो मूल रचना और गुणों से भिन्न होते हैं, जबकि परमाणुओं के नाभिक की संरचना नहीं बदलती है।

भौतिक घटनाएं: पदार्थों की भौतिक स्थिति में परिवर्तन (वाष्पीकरण, पिघलने, विद्युत चालकता, गर्मी और प्रकाश की रिहाई, आघातवर्धनीयता, आदि) या परमाणुओं के नाभिक की संरचना में परिवर्तन के साथ नए पदार्थ बनते हैं।

परमाणु की संरचना।

1. सभी पदार्थ अणुओं से बने होते हैं। अणु - किसी पदार्थ का सबसे छोटा कण जिसमें उसके रासायनिक गुण होते हैं।

2. अणु परमाणुओं से बने होते हैं। परमाणु - रासायनिक तत्व का सबसे छोटा कण जो अपने सभी रासायनिक गुणों को बरकरार रखता है। विभिन्न तत्व विभिन्न परमाणुओं के अनुरूप होते हैं।

3. अणु और परमाणु निरंतर गति में हैं; उनके बीच आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियाँ हैं।

रासायनिक तत्व - यह एक प्रकार का परमाणु है, जो नाभिक के कुछ आवेशों और इलेक्ट्रॉन के गोले की संरचना की विशेषता है।

परमाणुओं की अन्य परमाणुओं के साथ परस्पर क्रिया करने की क्षमता और रूप रासायनिक यौगिकइसकी संरचना द्वारा निर्धारित।

परमाणुओं में सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक और इसके चारों ओर घूमने वाले नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो विद्युत रूप से तटस्थ प्रणाली बनाते हैं जो माइक्रोसिस्टम्स के नियमों का पालन करते हैं।

परमाणु नाभिक - परमाणु का मध्य भाग, जिसमें Z प्रोटॉन और N न्यूट्रॉन होते हैं, जिसमें परमाणुओं का मुख्य द्रव्यमान केंद्रित होता है।

कोर प्रभारी - धनात्मक, नाभिक में प्रोटॉन की संख्या या एक तटस्थ परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के बराबर और आवधिक प्रणाली में तत्व की क्रम संख्या के साथ मेल खाता है। एक परमाणु नाभिक के प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के योग को द्रव्यमान संख्या A = Z + N कहा जाता है।

आइसोटोप - समान परमाणु आवेश वाले रासायनिक तत्व, लेकिन भिन्न जन संख्याखर्च पर अलग संख्यानाभिक में न्यूट्रॉन।

रासायनिक सूत्र - यह रासायनिक चिह्नों (1814 में जे. बर्जेलियस द्वारा प्रस्तावित) और सूचकांकों (प्रतीक के निचले दाईं ओर की संख्या है। यह अणु में परमाणुओं की संख्या को इंगित करता है) का उपयोग करके किसी पदार्थ की संरचना का एक सशर्त रिकॉर्ड है। . रासायनिक सूत्र से पता चलता है कि किस तत्व के कौन से परमाणु और किस संबंध में एक अणु में परस्पर जुड़े हुए हैं।

अपररूपता मैं - शिक्षा की घटना रासायनिक तत्वकई सरल पदार्थ, संरचना और गुणों में भिन्न। सरल पदार्थ - अणुएक ही तत्व के परमाणुओं से बने होते हैं।

यौगिक पदार्थ अणु विभिन्न रासायनिक तत्वों के परमाणुओं से बने होते हैं।

परमाणु द्रव्यमान की अंतर्राष्ट्रीय इकाई समस्थानिक 12 C के द्रव्यमान के 1/12 के बराबर - प्राकृतिक कार्बन का मुख्य समस्थानिक।

1 एमू = 1/12 मीटर (12 सी) = 1.66057 10 -24 ग्राम

सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (ए आर)- एक तत्व परमाणु के औसत द्रव्यमान के अनुपात के बराबर एक आयाम रहित मान (प्रकृति में समस्थानिकों के प्रतिशत को ध्यान में रखते हुए) 12 सी परमाणु के द्रव्यमान का 1/12।

एक परमाणु का औसत निरपेक्ष द्रव्यमान (एम)ए.एम.यू. के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान गुणा के बराबर है।

आर (मिलीग्राम) = 24.312

मी (मिलीग्राम) = 24.312 1.66057 10 -24 = 4.037 10 -23 ग्राम

सापेक्ष आणविक भार(श्री)- एक आयामहीन मात्रा जो दिखाती है कि किसी दिए गए पदार्थ के अणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु 12 C के द्रव्यमान के 1/12 से कितना गुना अधिक है।

एम जी = एम जी / (1/12 एम ए (12 सी))

एम आर - किसी दिए गए पदार्थ के अणु का द्रव्यमान;

m a (12 C) एक कार्बन परमाणु 12 C का द्रव्यमान है।

एम जी \u003d एस ए जी (ई)। किसी पदार्थ का सापेक्ष आणविक द्रव्यमान सूचकांकों को ध्यान में रखते हुए सभी तत्वों के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के योग के बराबर होता है।

इलेक्ट्रॉनों की क्वांटम संख्या

एक परमाणु में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन की स्थिति को आमतौर पर चार क्वांटम संख्याओं का उपयोग करके वर्णित किया जाता है: प्रिंसिपल (एन), ऑर्बिटल (एल), चुंबकीय (एम), और स्पिन (एस)। पहले तीन अंतरिक्ष में एक इलेक्ट्रॉन की गति को दर्शाते हैं, और चौथा - अपनी धुरी के चारों ओर।

मुख्य क्वांटम संख्या(एन)।इलेक्ट्रॉन का ऊर्जा स्तर, नाभिक से स्तर की दूरी, इलेक्ट्रॉन बादल का आकार निर्धारित करता है। यह पूर्णांक मान (n = 1, 2, 3 ...) लेता है और अवधि संख्या से मेल खाता है। किसी भी तत्व के लिए आवधिक प्रणाली से, अवधि की संख्या से, आप परमाणु के ऊर्जा स्तरों की संख्या निर्धारित कर सकते हैं और कौन सा ऊर्जा स्तर बाहरी है।

उदाहरण.

तत्व कैडमियम सीडी पांचवीं अवधि में स्थित है, जिसका अर्थ है n = 5. इसके परमाणु में, इलेक्ट्रॉनों को पांच ऊर्जा स्तरों (n = 1, n = 2, n = 3, n = 4, n = 5) पर वितरित किया जाता है; पाँचवाँ स्तर बाहरी होगा (n = 5)।

कक्षीय क्वांटम संख्या(एल) कक्षीय के ज्यामितीय आकार की विशेषता है। 0 से (n - 1) तक पूर्णांक मान लेता है। ऊर्जा स्तर की संख्या के बावजूद, कक्षीय क्वांटम संख्या का प्रत्येक मान एक विशेष आकार के कक्षीय से मेल खाता है। n के समान मान वाले ऑर्बिटल्स के एक सेट को ऊर्जा स्तर कहा जाता है, उसी n और l के साथ - एक सबलेवल।

l=0 s-सबलेवल, s-ऑर्बिटल - स्फेयर ऑर्बिटल

l=1 p- सबलेवल, p-ऑर्बिटल - डंबल ऑर्बिटल

l=2 d-सबलेवल, d-ऑर्बिटल - जटिल आकार का ऑर्बिटल

एफ-सबलेवल, एफ-ऑर्बिटल - और भी जटिल आकार का एक कक्षीय

इस प्रकार, तीसरे ऊर्जा स्तर पर तीन ऊर्जा उपस्तर हो सकते हैं - 3s, 3p और 3d।

चुंबकीय क्वांटम संख्या(एम)अंतरिक्ष में इलेक्ट्रॉन कक्षीय की स्थिति को चिह्नित करता है और -I से +I तक पूर्णांक मान लेता है, जिसमें 0. शामिल है। इसका मतलब है कि कक्षीय के प्रत्येक रूप के लिए अंतरिक्ष में (2l + 1) ऊर्जावान समतुल्य अभिविन्यास हैं।

एस-ऑर्बिटल (एल = 0) के लिए, केवल एक ऐसी स्थिति होती है और एम = 0 के अनुरूप होती है। क्षेत्र में अंतरिक्ष में अलग-अलग अभिविन्यास नहीं हो सकते हैं।

पी-ऑर्बिटल्स के लिए (एल = 1) - अंतरिक्ष में तीन समकक्ष अभिविन्यास (2एल + 1 = 3): एम = -1, 0, +1।

डी-ऑर्बिटल्स के लिए (एल = 2) - अंतरिक्ष में पांच समकक्ष अभिविन्यास (2एल + 1 = 5): एम = -2, -1, 0, +1, +2।

इस प्रकार, एस-सबलेवल पर - एक, पी-सबलेवल पर - तीन, डी-सबलेवल पर - पांच, एफ-सबलेवल पर - 7 ऑर्बिटल्स।

स्पिन क्वांटम संख्या(एस)चुंबकीय क्षण की विशेषता है जो तब होता है जब एक इलेक्ट्रॉन अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है। रोटेशन की विपरीत दिशाओं के अनुरूप केवल दो मान +1/2 और -1/2 लेता है।