Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
A3–Atomywieloelektronowe
13
Dowodydoświadczalnenaistnieniespinupochodzązbadańlinio-
wychwidmatomowych,wykazujących,żestanyoorbitalnymmomen-
ciepędu(l>0)rozszczepiająsięnadwapoziomypodwpływem
oddziaływaniamagnetycznegozwanegosprzężeniemspinowo-orbital-
nym.Zjawiskotowystępujewatomiewodoru,alejesttambardzonie-
znaczne.Sprzężeniespinowo-orbitalnerośniezładunkiemjądra(Z)
wprzybliżeniujako(Z)4,azatemwciężkichatomachprzybieraznaczne
rozmiary.Teoretycznąinterpretacjęsprzężeniaspinowo-orbitalnego
możnaznaleŹćwrównaniuDiraca,stanowiącympomostmiędzyefek-
tamirelatywistycznymiateoriąkwantową.
ZakazPauliego
Istniejepewneograniczeniedotyczącekonfiguracjielektronowych,zna-
nejakozakazPauliego:
lWatomieniemogąistniećdwaelektronyotychsamychwartościach
wszystkichczterechliczbkwantowychn,l,mims.
Alternatywniemożnatęzasadęwyrazićnastępująco:
lNadowolnymorbitalumogąsięznajdowaćnajwyżejdwaelektrony.
Azatemtrójelektronowyatomlituniemożemiećkonfiguracji(1s)3;stan
podstawowytegoatomuto(1s)2(2s)1.Wprzypadkuorbitalip,d...musi-
mypamiętać,żemożeistnieć3,5...wartościm.Zestaworbitalipodanej
wartościnmożebyćobsadzonynajwyżejprzezsześćelektronów,
azestaworbitalid—przez10elektronów.
Efektywny
ładunekjądra
Ekranowanie
iprzenikanie
Odpychanieelektrostatycznemiędzyujemnienaładowanymielektro-
namimaistotnywpływnaenergięorbitali.Naprzykładenergiajonizacji
obojętnegoatomuhelu(dwaelektrony)wynosi24,58eV,awprzypad-
kujonuHe+(jedenelektron)wartośćtarównajest54,40eV.Tenefekt
odpychaniaokreślanyjestjakoekranowaniealboprzesłanianie.Wypad-
kowyefektprzyciąganiaelektronuprzezjądroiodpychaniagoprzez
inneelektronydajeefektywnyładunekjądraZef,któryjestmniejszyniż
ładunek(Z)„gołego”jądra.Ilościowądefinicjętejwielkościmożna
wywieśćzewzorunaenergięorbitalue(por.równ.(3),tematA2)
e=-ZRn
ef
2
/
2
gdzienjestgłównąliczbąkwantową,aR—stałąRydberga.Podsta-
wiającodpowiedniewartościdlaHe(n=1),otrzymujemyZef=1,34.
Różnicamiędzy„gołym”aefektywnymładunkiemjądraokreślana
jestjakostałaekranowanias:
s=
ZZef
-
NaprzykładwatomieHes=0,66,copokazuje,żeefektodpychaniajed-
negoelektronuprzezdrugijestrównoważnyzezmniejszeniemładunku
jądrao0,66jednostki.
Różnicewwielkościekranowania,któremupoddanesąróżneorbitale,
możnazrozumieć,jeśliweŹmiesiępoduwagęradialnyrozkładprawdo-
podobieństwaznalezieniaelektronu,odpowiadającyposzczególnym
orbitalom(patrztematA2,rys.2).Zastanówmysięnadatomemlitu,
