Mejniki znanstvenih odkritij - princip Pauli

Najpomembnejši dosežki fizikov iz preteklosti, ki delujejo na področju strukture snovi na ravni elektronsko-jedrskih reprezentacij, segajo v začetek prejšnjega stoletja. Eden takih odkritij v poznavanju microworlda je znan v zgodovini znanosti pod imenom "Paulijev princip " . Do takrat je postalo jasno, da je kvantna narava pojavov znotraj atoma dramatično spremenila mnoge koncepte o resničnostih mikrorela. In kaj je to kvantno? To je določena enota merjenja fizične količine v obliki njenega najmanjšega "deleža", manj od tega ne more biti. Polmer prve elektronske orbite na primer ne sme biti manjši od 5,29 × 10-11 m. Ni pogosto govoriti o razdaljah, manjših od te količine - ne obstajajo, kot je bilo.

Quantum je bistvo znanih fizičnih konceptov, kot so masa, sila, energija, razširja ideje o naravi elektronov in drugih delcev, ki tvorijo atom. In seveda, če bi podrobno govorili o "opekah vesolja", so bila ustvarjena orodja za njihov opis. Od takrat je za stanje elektrona značilno štiri številke, ki se imenujejo kvantne številke. Različne kombinacije teh številk določajo edini polni in edinstven videz katerega koli elektronov. Takoj, ko je bilo mogoče opisati energijo, prostorsko in notranjo stanje elektrona, se je na dnevnem redu pojavilo naslednje vprašanje: kako se lahko okoli jedra nahajajo elektroni, ki jih lahko v vsakem atomu veliko? Kako so "pakirani"? Študija tega vprašanja je privedla do oblikovanja zakona, ki je zdaj znan kot Paulijev princip. Kakšno je njegovo bistvo?

Malo samoizobraževanja

1. Atom v najpreprostejši obliki ima glavne sestavine - jedro in elektroni, ki se nahajajo v središču in v orbitih okoli jedra. Radij orbitov (označen z n) vzame vrednosti celih števil, najprej z enim kvantom - najmanjši možni "del" razdalje. Za primer, ko je n = 1, imamo minimalno "nizko" orbito, po kateri se elektron z najnižjo energijo vrti. Nivo energije elektrona določa kvantno število n, ki se imenuje tudi glavna številka. Upoštevajte, da je za dani polmer n mogoče izračunati število elektronov v tej orbiti s formulo N = 2 (n • n). Od tod je enostavno izračunati omejitveno število elektronov v kateri koli orbiti s številom n: prvi - dve, drugi - osem, tretji - osemnajst itd. Ta zaključek o polnjenju školjk z elektroni v količini, ki ne presega N, je pomembna točka, ki vsebuje Paulijev princip.

2. Elektron lahko ima energijske enote vsakega glavnega nivoja. Označeni so s simbolom l, ki se imenuje spin-off (ali orbitalna) kvantna številka in ima lahko vrednost l od 0 do 4. Vrednost števila l določa prostorsko obliko elektronskega oblaka: sferično, numbbel itd.

3. Premikanje elektronov, z drugimi besedami, tok toka, vodi k ustvarjanju krožnega magnetnega polja. Toda v tem primeru ima elektron elektronski orbitalni magnetni moment, za katerega je značilno naslednje tretje kvantno število ml. Imenuje se magnetno kvantno število in je projekcija orbitalnega kotnega momenta elektrona v smeri magnetnega polja. Vrednosti, ki jih lahko vzame število ml, so v območju od -l do + l, ob upoštevanju ničelne vrednosti, vse pa lahko (2l + 1).

4. Končno se zadnja kvantna lastnost elektrona vrti. Vsebuje le 2 znaka ms = + 1/2 in ms = -1 / 2. Fizično bistvo spina je trenutek mehanskega impulza elektronov, ki nima nobene zveze s svojim gibanjem v vesolju.

Povezava med Paulijevim načelom in periodičnim sistemom Mendelejeva

Leta 1925 je v fiziki prišlo do odkritja temeljne lastnosti microworlda, ki je primerljiv samo s tabelo DI Mendelejeva. Prejel je ime svojega "boga" in je od takrat poznan kot Paulijev princip. Kemija kot znanost o snovi in njihova medsebojna vplivanja v okviru periodičnega sistema ni mogla razložiti veliko mehanizmov procesov, ki se odvijajo pri združevanju atomov, tvorbe molekul itd. Glavni razlog je bil, da se je stopnja podrobnosti atomov s stališča kemije začela na pojmih atomov, elektronov in jedra. Te atomsko-molekularne predstavitve so nastale in se uveljavile pred približno 150 leti - stoletjem pred zadnjim. Malo kasneje, A.M. Butlerov je razvil teorijo kemijskih spojin in nato odkril periodični zakon. To je omogočilo predstavitev rojstva molekule iz atomov in razumevanje strukture atomskega "gospodarstva".

Razumevanje bistva kvantnih značilnosti modela elektronov je postalo mogoče po oblikovanju Paulijevega načela. Z njeno pomočjo smo razložili sliko razporeditve lupin in vrstni red njihovega polnjenja z elektroni. Bistvo principa je, da imajo elektroni lahko katerikoli niz zgornjih štirih kvantnih lastnosti, vendar atom v svoji sestavi ne more imeti dveh elektronov, enakih v vseh kvantnih lastnostih.

Glavni rezultat odkritja zakonov strukture atoma, ki vsebuje Paulijev princip, je fizika, to je, Narava fenomena, ki sestoji iz polnjenja lupine z elektroni. In to je v zameno postavilo predpogoje za utemeljitev rednega zakona. Tako je "kemična" vsebina zakonov splošne strukture atoma in molekule v fiziki dobila temeljno potrditev z izgradnjo notranje "arhitekture" atoma.