Паули хасах зарчим ба Хунд дүрэм
Атомын бүтцийг олж мэдсэний дараа электронууд атомд хэрхэн оршдогийг тайлбарлах маш олон загвар бий болсон. Шредингер атомын тойрог замтай байх санааг гаргаж ирсэн. Атом дахь орбитал болон электронуудыг тодорхойлохын тулд Паули хасах зарчим болон Хунд дүрмийг дэвшүүлсэн.
Паули хасах зарчим
Паули хасах зарчимд нэг атом дахь хоёр электрон дөрвөн квант тоо ижил байж болохгүй гэж хэлдэг. Атомын орбиталуудыг гурван квант тоогоор тодорхойлдог. Эдгээр нь үндсэн квант тоо (n), өнцгийн импульс/азимутын квант тоо (l) ба соронзон квант тоо (ml). Эдгээрээс үндсэн квант тоо нь бүрхүүлийг тодорхойлдог. Энэ нь ямар ч бүхэл утгыг авч болно. Энэ нь үелэх систем дэх холбогдох атомын үетэй төстэй юм. Өнцгийн импульсийн квант тоо нь 0, 1, 2, 3-аас n-1 хүртэлх утгатай байж болно. Дэд бүрхүүлийн тоо нь энэ квант тооноос хамаарна. Мөн l нь тойрог замын хэлбэрийг тодорхойлдог. Жишээлбэл, l=o бол орбитал нь s, p орбитал бол l=1, d орбитал l=2, f орбитал l=3 байна. Соронзон квант тоо нь эквивалент энергийн орбиталуудын тоог тодорхойлдог. Өөрөөр хэлбэл бид эдгээрийг доройтсон тойрог зам гэж нэрлэдэг. ml нь –l-ээс +l хүртэлх утгатай байж болно. Эдгээр гурван квант тооноос гадна электронуудыг тодорхойлдог өөр нэг квант тоо байдаг. Үүнийг электрон спиний квант тоо (ms) гэж нэрлэдэг ба +1/2 ба -1/2 утгатай байна. Тиймээс атом дахь электроны төлөвийг тодорхойлохын тулд бид бүх дөрвөн квант тоог зааж өгөх хэрэгтэй. Электронууд атомын тойрог замд оршдог ба тойрог замд зөвхөн хоёр электрон амьдрах боломжтой. Цаашилбал, эдгээр хоёр электрон нь эсрэг талын эргэлттэй байдаг. Тиймээс Паулигийн гадуурхах зарчимд хэлсэн зүйл үнэн юм. Жишээлбэл, бид 3p түвшинд хоёр электрон авдаг. Хоёр электроны үндсэн квант тоо нь 3. Электронууд p орбиталд оршдог тул l нь 1 байна. ml нь -1, 0 ба +1. Тиймээс 3 p доройтсон орбитал байдаг. Эдгээр бүх утгууд бидний авч үзэж буй электронуудын хувьд ижил байна. Гэхдээ хоёр электрон нэг тойрог замд оршдог тул эсрэг талын эргэлттэй байдаг. Тиймээс спин квант тоо өөр байна (нэг нь +1/2, нөгөө нь -1/2).
Хүнд дүрэм
Hund дүрмийг дараах байдлаар тайлбарлаж болно.
“Дэд бүрхүүлүүд дэх электронуудын хамгийн тогтвортой байрлал (муудсан тойрог замууд) нь хамгийн олон тооны зэрэгцээ эргэлттэй байдаг. Тэд хамгийн их олон талтай.”
Үүний дагуу дэд бүрхүүл бүр өөр электроноор давхар дүүрэхээс өмнө параллель эргэлттэй электроноор дүүрэх болно. Энэ дүүргэлтийн хэв маягийн улмаас электронууд цөмөөс бага хамгаалагдсан байдаг; иймээс тэд хамгийн өндөр электрон-цөмийн харилцан үйлчлэлтэй байдаг.
Паули хасах зарчим болон Хунд дүрмийн ялгаа нь юу вэ?
• Паули хасах зарчим нь атомын квант тооны тухай юм. Хунд дүрэм нь атомын тойрог замд электронууд хэрхэн дүүрдэг тухай юм.
• Паули хасах зарчим нь нэг тойрог замд ердөө хоёр электронтой байхыг хэлдэг. Мөн Хунд дүрэм нь орбитал бүрт нэг электроныг дүүргэсний дараа л электрон хосолно.
• Паули хасах зарчим нь ижил тойрог замд байгаа электронууд хэрхэн эсрэг талын спинтэй болохыг тодорхойлдог. Үүнийг Хунд дүрмийг тайлбарлахад ашиглаж болно.
