CCF20090610009 (3)

bb.iskai paullego

Mmillego głosi, le w danym stanie kwantowym może znajdować się jeden fermion - albo inaczej, że żadne dwa t_nr miony nie mogę w jednej chwili występować w dokładnie tym samym stanie kwantowym.

W sformułowaniu szczególnym - Jeżeli wśród stanów jednocząstkowych ^? i'    2' ’ ' " > ^ IV wystąpią choćby dwa

j,,(bułkowe stany, np. ijil = i|)2, to wyznacznik Slatera znika tożsamościowo.

/pk.iz Paullego w sformułowaniu szczególnym stosuje się ściśle do układu jednakowych fermionów które nie oddziałują ze sobą. Dla układu jednakowych fermionów, które z sobą oddziałują, ma znaczenie przybliżone.

Zakaz Pauliego odgrywa ważną rolę przy opisie własności jąder atomowych i atomów. Stanowi punkt wyjścia dla zaSady rozbudowy powłok elektronowych oraz wyjaśnienia okresowości konfiguracji elektronowych atomów

66. poziomy energetyczne w atomach

Poziomy energetyczne, termy, termy spektroskopowe, w fizyce kwantowej dopuszczalne energie cząstki (tzw. wartości własne operatora energii) znajdującej się w stanie związanym, otrzymywane przez rozwiązanie odpowiedniego równania stanu tej cząstki (np. równania Schródingera). W najprostszym przypadku bezspinowej naładowanej cząstki, znajdującej się w określonym polu potencjału, poziomy energetyczne określa jedna liczba loyantowa, np. odpowiadająca w modelu atomu Bohra numerowi orbity. W rzeczywistym atomie jest to główna li_czba kwantowa n, nie wystarcza jednak ona do pełnego opisania dozwolonych poziomów energetycznych atomu. Orbitalny moment pędu elektronu w atomie powoduje rozszczepienie poziomów energetycznych na podpoziomy (pPdpowłoki elektronowe) określane przez orbitalną liczbę kwantową I, dalsze rozszczepienie poziomów energetycznych w atomie spowodowane jest (subtelna struktura) przez energię oddziaływania spinowego momentu magnetycznego S z orbitalnym momentem magnetycznym t (w przypadku dominacji tzw. sprzężenia LS) lub całkowitych momentów powłok J ze sobą (w przypadku dominacji tzw. sprzężenia JJ). To rozszczepienie opisuje magnetyczna liczba kwantowa m. Dany poziom energetyczny atomu charakteryzują powyższe trzy liczby kwantowe (istnieje jeszcze nadsubtelna struktura, jednak przy opisie poziomów energetycznych zazwyczaj pomija się ją).

67. budowa układu okresowego pierwiastków

Układ okresowy pierwiastków - zestawienie wszystkich pierwiastków chemicznych w postaci rozbudowanej tabeli, uporządkowane według ich rosnącej liczby atomowej, grupujące pierwiastki według ich cyklicznie powtarzających się podobieństw właściwości, zgodnie z prawem okresowości Dmitrija Mendelejewa.

prawo okresowości Mendelejewa, stanowiące podstawę teoretyczną układu wynika z faktu, że liczba atomowa określa nie tylko liczbę protonów występujących w jądrze atomów ale też liczbę elektronów atomów w stanie obojętnym, która ma decydujący wpływ na ich własności chemiczne.

Elektrony w atomach są umiejscowione na kolejnych powłokach, które mają określoną pojemność czyli maksymalną liczbą elektronów jaka może się zmieścić na powłoce. Kolejne powłoki są zajmowane przez elektrony dopiero po całkowitym zapełnieniu powłok leżących poniżej (o mniejszej energii). Zjawisko ''zapełniania" powłok wynika z zakazu pauliego, który w stosunku do atomów stwierdza, że na jednym orbitalu mogą znajdować się najwyżej dwa elektrony różniące się spinem. Elektrony na ostatniej, najbardziej zewnętrznej powłoce nazywanej powłoką walencyjną są najsłabiej związane z atomem i mogą odrywać się od atomu podczas tworzenia wiązań chemicznych. Powłoka ta może przyjmować też dodatkowe elektrony, a energia wiązania tych dodatkowych elektronów ma kluczowe znaczenie przy powstawaniu związków chemicznych. Elektrony niżej leżące rzadziej uczestniczą w reakcjach chemicznych.

y\/ obrębie jednego okresu powłoka walencyjna jest zajmowana przez kolejne elektrony. Po zapełnieniu całej powłoki następuje przejście do nowego okresu i powstanie kolejnej powłoki elektronowej. Można więc powiedzieć, że atomy występujące w tych samych okresach mają taką samą liczbę powłok elektronowych, a występujące w tych samych grupach mają taką samą liczbę elektronów na powłokach walencyjnych.

68.moment pędu i moment magnetyczny pierwiastków wieloelektrodowych

lyłoment pędu - Jeżeli oddziaływania (si*li) są słabsze niż wzajemne oddziaływanie spinów i/lub momentów orbitalnych to:

•Orbitalne momenty pędu li dodają się wektorowo do całkowitego orbitalnego momentu pędu L,

•Spiny si dodają się wektorowo do całkowitego spinu S,

•wektory Li Si dodają się do całkowitego momentu pędu J.

Taką sytuację nazywamy sprzężeniem LS (sprzężeniem Russella-Saundersa). Dominuje ona w lekkich atomach, moment magnetyczny pierwiastków wieloelektrodowych - Formalnie rzecz biorąc, na moment magnetyczny atomu składają się: wypadkowy moment magnetyczny elektronów oraz moment magnetyczny jądra. W praktyce rolę odgrywa głównie moment magnetyczny elektronów.

W wektorowym modelu atomu wprowadza się całkowity moment pędu elektronu, który jest sumą orbitalnego i spinowego momentu pędu. Całkowity moment magnetyczny atomu będzie wynosić:

/łutom ⁼ f/.r/i li    J + 1)

69. zjawisko Zeemana

Efekt Zeemana jest to zjawisko fizyczne, które polega na rozszczepieniu obserwowanych linii spektralnych na składowe, gdy próbka emitująca promieniowanie zostaje umieszczona w polu magnetycznym. Większość poziomów energetycznych w atomach i cząsteczkach jest zdegenerowana ze względu na energię - oznacza to, że istnieje kilka poziomów o tej samej energii. Ponieważ promieniowanie emitowane przez pobudzony atom powstaje w trakcie przejścia elektronu z poziomu o wyższej energii na poziom o niższej energii, zdarza się więc, że wyemitowany foton ma tę samą energię, choć pochodził z przejść między różnymi poziomami i da wkład do tej samej linii spektralnej.

70. elektronowy rezonans magnetyczny

Elektronowy rezonans paramagnetyczny, (EPR, elektron paramagnetic resonance), instrumentalna metoda analityczna wykorzystująca zjawisko pochłaniania energii przez substancje paramagnetyczne, umieszczone w polu magnetycznym i jednocześnie naświetlane promieniowaniem mikrofalowym - przy ściśle określonym stosunku indukcji pola magnetycznego do częstości promieniowania. Badana próbka umieszczana jest we wnęce rezonansowej, która znajduje się wewnątrz stałego pola magnetycznego elektromagnesu. Promieniowanie mikrofalowe dochodzi do badanej próbki za pomocą falowodu. Modulator indukcji pola magnetycznego umożliwia uzyskanie wartości rezonansowej indukcji, przy której następuje absorpcja energii odbierana przez detektor jako spadek mocy. Sygnał przekazany do oscylografu przyjmuje zwykle postać pierwszej pochodnej krzywej absorpcji. Sprzężenie niesparowanego elektronu z wirującymi jądrami obdarzonymi momentami magnetycznymi powoduje powstanie nadsubtelnej struktury widma. EPR służy do identyfikacji wolnych rodników, wyznaczania ich struktury, ustalania kinetyki reakcji rodnikowych, badania kompleksów z przeniesieniem ładunku, solwatowanych elektronów, paramagnetycznych jonów w kryształach. Możliwe jest również badanie radiolizy układów biologicznych (efekt Zeemana).

71. modele budowy jądra atomowego, teoria kwarkowa gell-manna - Zweiga Model gazu Fermiego

Model ten zwany jest też modelem statystycznym. Polega on na założeniu, że w jądrze istnieją protony i neutrony, między parami których działają siły przyciągające. Nukleonom tym odpowiadają fale płaskie de Broglie’a utworzone wewnątrz sześcianu o objętości jądra. Model ten bywa niekiedy stosowany do opisu jąder ciężkich bombardowanych cząstkami o wysokiej energii.

Model kropelkowy

Jednym z pierwszych modeli budowy jądra był model kroplowy. Zakłada on, że nukleony w jądrze zachowują się jak cząsteczki w cieczy i w związku z tym własności jądra jako całości powinny być podobne do własności kropli cieczy. Mikroskopowe oddziaływania, oddziaływanie silne jądrowe oraz siły elektrostatyczne są w tym modelu przedstawiane przez analogię do sił lepkości i napięcia powierzchniowego. Najważniejszym założeniem modelu jest to, że jądra są kuliste.

Przez analogię do energii kropli cieczy oblicza się w tym modelu energię wiązania jąder atomowych z uwzględnieniem poprawki na wysycanie się sił jądrowych wraz z sześcianem odległości. Otrzymane w ten sposób wzory przewidują stałą energię wiązania na jeden nukleon dla jąder lekkich i mniejszą dla jąder o dużej masie. Prowadzi to do wniosku, że w dużych jądrach może następować rozdzielenie się na dwa fragmenty, co wyjaśnia zjawiska rozszczepienia jąder atomowych ciężkich pierwiastków. Model ten jest bardzo przybliżony i nie wyjaśnia wszystkich własności jąder.

Model powłokowy

Powłokowy model jądra atomowego powstał na zasadzie analogii do powłokowego modelu atomu i zgodnie z obserwacjami poziomów wzbudzenia jąder atomowych zakłada że, nukleony nie mogą wewnątrz jądra przyjmować dowolnych stanów energetycznych, lecz tylko te zgodne z energiami kolejnych powłok. Każdą powłokę może zajmować określona liczba nukleonów. Kiedy zostanie ona wypełniona, energia wiązania dla pierwszego nukleonu na