Кванттык механикада көп нерсе түшүнүксүз, көбү фантастикалык көрүнөт. Ошол эле кванттык сандарга да тиешелүү, алардын табияты бүгүнкү күндө дагы табышмактуу. Макалада алар менен иштөөнүн түшүнүгү, түрлөрү жана жалпы принциптери баяндалат.
Жалпы мүнөздөмөлөр
Физикалык чоңдуктар үчүн бүтүн же жарым бүтүн сандык кванттык сандар кванттар системасын (молекула, атом, ядро) жана элементардык бөлүкчөлөрдү мүнөздөгөн бардык мүмкүн болгон дискреттик маанилерди аныктайт. Алардын колдонулушу Планк константасынын бар болушу менен тыгыз байланыштуу. Микрокосмодо болуп жаткан процесстердин дискреттүүлүгү кванттык сандарды жана алардын физикалык маанисин чагылдырат. Алар биринчи жолу атомдун спектрлеринин закон ченемдүүлүктөрүн сүрөттөө үчүн киргизилген. Ал эми жеке чоңдуктардын физикалык мааниси жана дискреттүүлүгү кванттык механикада гана ачылган.
Бул системанын абалын толук аныктаган көптүк толук жыйнак деп аталган. Мындай топтомдон мүмкүн болгон баалуулуктар үчүн жооптуу бардык мамлекеттер мамлекеттердин толук системасын түзөт. Электрондун эркиндик даражалары менен химиядагы кванттык сандар аны үч мейкиндик координатасында жана эркиндиктин ички даражасында аныктайт -айлануу.
Атомдордогу электрон конфигурациялары
Атомдо ядро жана электрондор бар, алардын ортосунда электростатикалык мүнөздөгү күчтөр аракеттенет. Ядро менен электрондун ортосундагы аралык азайган сайын энергия көбөйөт. Эгерде ал ядродон чексиз алыс болсо, потенциалдык энергия нөлгө барабар болот деп эсептелет. Бул абал баштапкы чекит катары колдонулат. Ошентип, электрондун салыштырмалуу энергиясы аныкталат.
Электрондук кабык – бул энергетикалык деңгээлдердин жыйындысы. Алардын бирине таандык болуу n негизги кванттык саны менен туюнтулат.
Негизги номер
Бул натурал сандардан турган, окшош мааниге ээ орбиталдардын жыйындысы менен белгилүү бир энергия деңгээлин билдирет: n=1, 2, 3, 4, 5… Электрон бир кадамдан экинчи кадамга өткөндө, негизги кванттык саны өзгөрөт. Бардык деңгээлдер электрондор менен толтурулбаганын эске алуу керек. Атомдун кабыгын толтурганда эң аз энергия принциби ишке ашат. Бул учурда анын абалы толкунданбаган же негизги деп аталат.
Орбиталык сандар
Ар бир деңгээлде орбитальдар бар. Алардын энергиясы окшош болгондор субдеңгээлди түзөт. Мындай дайындоо нөлдөн n - 1ге чейинки бүтүн сандардын маанилерин кабыл алган орбиталдык (же аны ошондой эле деп аталат, каптал) кванттык саны l аркылуу ишке ашырылат. Демек, негизги жана орбиталдык кванттык сандары бар электрон. n жана l барабар болушу мүмкүн, l=0 менен башталып, l=n - 1 менен аяктайт.
Бул тиешелүү кыймылдын мүнөзүн көрсөтөтсубдеңгээл жана энергетикалык деңгээл. l=0 жана ар кандай n мааниси үчүн электрон булуту шар формасында болот. Анын радиусу n ге түз пропорционал болот. l=1де электрон булуту чексиздик же сегизинчи фигура формасын алат. l мааниси канчалык чоң болсо, форма ошончолук татаал болуп, электрондун энергиясы көбөйөт.
Магниттик сандар
Ml – орбиталык (каптал) бурчтук импульстун магнит талаасынын тигил же бул багытына проекциясы. Ал l саны бирдей болгон орбиталдардын мейкиндик багытын көрсөтөт. Ml ар кандай мааниге ээ болушу мүмкүн 2l + 1, -lден +lге чейин.
Дагы бир магниттик квант саны спин - ms деп аталат, ал импульстун ички моменти болуп саналат. Муну түшүнүү үчүн электрондун өз огунун айланасында айлануусун элестетүүгө болот. Ms -1/2, +1/2, 1 болушу мүмкүн.
Жалпысынан, ар кандай электрон үчүн спиндин абсолюттук мааниси s=1/2, ал эми мс анын окко проекциясын билдирет.
Паули принциби: атомдо 4 окшош кванттык саны бар эки электрон болушу мүмкүн эмес. Алардын жок дегенде бири мыкты болушу керек.
Атомдорду түзүү эрежеси.
- Мималдуу энергия принциби. Ага ылайык, Клечковскийдин эрежеси боюнча алгач өзөккө жакыныраак болгон деңгээлдер жана субдеңгээлдер толтурулат.
- Элементтин абалы электрондордун энергетикалык деңгээлдер жана субдеңгээлдер боюнча кантип бөлүштүрүлгөнүн көрсөтөт:
- сан атомдун зарядына жана анын электрондорунун санына дал келет;
- мезгилдик сан деңгээлдердин санына туура келетэнергия;
- топтун номери атомдогу валенттүү электрондордун саны менен бирдей;
- подгруппа алардын бөлүштүрүлүшүн көрсөтөт.
Элементардык бөлүкчөлөр жана ядролор
Элементардык бөлүкчөлөрдүн физикасында кванттык сандар – алардын өз ара аракеттенишүүсүн жана өзгөрүү закон ченемдүүлүктөрүн аныктоочу ички мүнөздөмөлөрү. Спинден тышкары бул Q электр заряды, ал бардык элементардык бөлүкчөлөр үчүн нөлгө барабар же бүтүн, терс же оң; барион заряды В (бөлүкчөдө - нөл же бир, антибөлүкчөдө - нөл же минус бир); лептондук заряддар, мында Le жана Lm нөлгө барабар, бир, ал эми антибөлүкчөдө - нөл жана минус бир; бүтүн же жарым бүтүн сан менен изотоптук спин; жат S жана башкалар. Бул кванттык сандардын бардыгы элементардык бөлүкчөлөргө да, атомдук ядролорго да тиешелүү.
Сөздүн кеңири маанисинде алар бөлүкчөнүн же системанын кыймылын аныктоочу жана сакталган физикалык чоңдуктар деп аталат. Бирок, алардын мүмкүн болгон маанилердин дискреттик спектрине таандык болушу такыр зарыл эмес.
