Img00011 (2)

15

Jednocześnie krążący po orbicie elektron może być traktowany jako elementarny prąd elektryczny wytwarzający moment magnetyczny. Stąd atom z takim elektronem tworzy elementarny dipol magnetyczny scharakteryzowany orbitalnym momentem magnetycznym. Poza ruchem orbitalnym wokół jądra atomu każdy elektron wykonuje ruch obrotowy wokół własnej osi. Z ruchem tym związany jest moment pędu zwany spinem oraz spinowy moment magnetyczny. Istnieją przy tym dwa możliwe kierunki wirowania elektronu wokół własnej osi.

1.10.    Orbity elektronowe zgrupowane są w powłoki elektronowe. Kolejne powłoki usytuowane są w coraz większej odległości od jądra atomu. W powłokach elektronowych wyróżnić można warstwy orbit grupujące orbity o tym samym kształcie: kołowe i eliptyczne o różnym stopniu spłaszczenia. Orbity w poszczególnych warstwach różnią się usytuowaniem ich w przestrzeni (a więc krążące na nich elektrony będą się różnić kierunkami orbitalnego momentu magnetycznego). Na pojedynczej orbicie mogą znajdować się najwyżej dwa elektrony, ale o przeciwnych spinach.

Stany kwantowe

1.11.    Elektron w atomie wodom może znajdować się w jednym z wielu możliwych stanów, zwanych stanami kwantowymi, w każdym z których jego energia, kręt i spin mogą przybierać jedynie ściśle określone („skwantowane”) wartości.

Liczby kwantujące („porcjujące”) te wartości noszą nazwę liczb kwantowych. W odosobnionym atomie dowolnego pierwiastka stan każdego elektronu jest jednoznacznie opisany przez cztery liczby kwantowe: n, m, l oraz s. Istnieje przy tym zasada (tzw. zakaz Pauliego), że żaden atom nie może mieć elektronów opisanych przez cztery identyczne liczby kwantowe.

1.12.    Pierwsza liczba, zwana główną liczbą kwantową n, przybiera wartości kolejnych liczb naturalnych: I, 2, 3..., n. Określa ona numer porządkowy powłoki elektronowej atomu. Atomy różnych pierwiastków mogą różnić się liczbą powłok elektronowych zapełnionych elektronami i oznaczanych kolejno literami: K, L, M, N, O, P, Q, odpowiednio do wzrastającej odległości tych powłok od jądra oraz do wzrastającego poziomu energetycznego przynależnych do nich elektronów.

Przejściu elektronu z jednej orbity na drugą, należącą do innej powłoki elektronowej, towarzyszy wypromieniowanie, względnie wchłonięcie przez ten elektron ściśle określonej porcji energii, zwanej kwantem energii. Elektron pobudzony wskutek wchłonięcia kwantu energii przechodzi ze swojej orbity na orbitę bardziej oddaloną od jądra, przynależną do powłoki elektronowej, charakteryzującej się wyższym poziomem energetycznym elektronów. Powrót elektronu na orbitę bliższą jądra jest związany z wypromieniowaniem kwantu energii (rys. 1.12-1).

Kwant energii E nie ma przy tym wartości jednoznacznie określonej, zależy ona bowiem od częstotliwości v promieniowania (lub długości fali X)