081

A HibUl. IM1U.1 ,Vv»«    r ), buui :uO

ISBN D4H1II ł-7. © l>. »N TOS »*}

3 9 ROZBUDOWA POWŁOK ELEKTRONOWYCH

3.9. ROZBUDOWA POWŁOK ELEKTRONOWYCH

Rozpatrzmy teraz strukturę elektronową atomów różnych pierwiastków, w miarę jak wzrasta liczba ich elektronów ud jednego w przypadku wodoru do 103 w przypadku lorensu. W jakiej kolejności, według jakich zasad będziemy przypisywać elektronom orbitale — funkcje opisujące ich zachowanie? Odpowiedź na to pytanie dają trzy następujące reguły.

1.    W atomie nie mogą występować elektrony, które nic różnią się przynajmniej jedną liczbą kwantową 7. tej reguły, zwanej zakazem Pauliego. wynika, ze jeden oibital o liczbach kwantowych n. I oraz m może opisywać zachowanie się co najwyżej dwóch elektronów, a mianowicie dwóch elektronów różniących się spinową liczbą kwantową, /w,, która przyjmuje tylko dwie wartości: +' lub -i.

2.    W nuarę przechodzenia do atomów o coraz większej liczbie atomowej poziomy energetyczne są zajmowane w tej samej kolejności, według której wzrasta ich energia. Schemat przedstawiony na rys. 3.22 podaje nam zatem także kolejność zajmowania poziomów energetycznych. Wynika z niego, że najpierw zajmowany jest poziom b, mieszczący maksymalnie dwa elektrony, następnie również niczdcgcncrowany poziom 2y (2 elektrony), potrójnie /degenerowany poziom 2/> (6 elektronów), niezdegeneio-wuny poziom 3r (2 elektrony), potrójnie zdegenetowany poziom 3p (6 elektronów), niezdegenerowany poziom 4j (2 elektrony), pięciokrotnie /degenerowany poziom 3rf (10 elektronów) ud.

3.    Orbitale /degenerowane, a więc orbitale o takiej samej energii, przyporządkowywane są kolejno elektronom w taki sposób, by liczba niesparowanych elektronów w stanic podstawowym atomu była możliwie największa. To twierdzenie, zwane regułą Munda, umożliwia rozstrzygnięcie, w jaki sposób są przyporządkowane elektronom na przykład orbitale 2p. Poziom energetyczny 2p jest potrójnie /degenerowany, odpowiadają mu oibitale 2/>,, 2/», i 2/>.. Przypuśćmy, ze na poziomie tym znajdują się dwa elektrony (jak w atomie węgla w stanic podstawowy m). Możemy sobie wówczas wyobrazić dwie możliwości, a mianowicie zachowanie obydwu elektronów opisuje albo jeden i ten sam oibital. np. orbita! 2p,. albo dwa różne orbitale, np. 2 />, i 2/>,. W pierwszym przypadku, któremu odpowiada schemat

atom nie zawiera żadnego elektronu mesparowanego Stan taki nazywamy stanem sin-gletowyni. W drugim przypadku, któremu odpowiada schemat stanu trypletowego

P. P. P

? t

w atomie pojawiają się dwa elektrony nicsparowanc o jednakowo zwróconch spinach. Zgodnie z regułą Hunda stanowi podstawowemu atomu odpowiada ta ostatnia możliwość.