As conquistas mais significativas dos físicos do passado,Trabalhando no campo da estrutura da matéria ao nível das representações elétron-nuclear, pertencem ao início do século passado. Um desses avanços no conhecimento do micromundo é conhecido na história da ciência sob o nome "o princípio de Pauli". Até então ficou claro que o quantuma natureza dos fenômenos que ocorrem dentro do átomo, muda drasticamente muitos conceitos sobre as realidades do micromundo. E o que é esse quantum? Esta é uma certa unidade de medida de quantidade física na forma de sua "porção" mínima, que não pode ser inferior a. Por exemplo, o raio da primeira órbita de elétron não pode ser inferior a 5.29 × 10-11 m. É incorreto falar sobre distâncias inferiores a esta quantidade - elas não parecem existir.
A essência quântica do físico familiarconceitos, como massa, força, energia, expande o conceito da natureza dos elétrons e outras partículas que compõem o átomo. E, naturalmente, para falar sobre os "tijolos do universo" em detalhes, foram criadas ferramentas para sua descrição. Desde então, o estado de um elétron é caracterizado por quatro números, que são chamados de números quânticos. Diferentes combinações desses números determinam a única aparência completa e única de qualquer elétron. Assim que a descrição do estado energético, espacial e interno do elétron se tornou possível, a seguinte questão surgiu na agenda: como os elétrons podem estar localizados em torno do núcleo em cada átomo? Como eles estão "embalados"? O estudo desta questão levou à formulação de uma lei agora conhecida como o princípio Pauli. Qual é a sua essência?
Um pouco de auto-educação
1. O átomo em sua forma mais simples tem os principais componentes - o núcleo e os elétrons, localizados, respectivamente, no centro e nas órbitas ao redor do núcleo. Os raios das órbitas (denotadas por n) tomam os valores de inteiros, começando com um quantum - a "porção" mínima possível da distância. Para o caso quando n = 1, temos uma órbita minimamente "baixa" ao longo da qual o elétron com a energia mais baixa gira. O nível de energia de um elétron é determinado pelo número quântico n, que também é chamado de número principal. Observe que, para um determinado raio n, é possível calcular o número de elétrons nesta órbita pela fórmula N = 2 (n • n). Portanto, é fácil calcular o número limitado de elétrons em qualquer órbita com o número n: o primeiro - dois, o segundo, o oito, o terceiro e oitão, etc. Esta conclusão sobre o preenchimento de conchas com elétrons em uma quantidade que não excede N é um ponto importante que contém o princípio Pauli.
2. Um elétron pode ter subníveis de energia de cada nível principal. Eles são denotados pelo símbolo l, denominado número quântico de spin-off (ou orbital), e pode ter o valor l de 0 a 4. O valor do número l determina a forma espacial da nuvem de elétrons: esférico, haltere, etc.
3. O movimento do electrão, por outras palavras, o fluxo de corrente leva à criação de um campo magnético circular. Mas neste caso, o electrão orbital é o momento magnético, que é caracterizada por um outro, o terceiro, o número quântico ml. É chamado número quântico magnético e uma projecção do momento angular orbital de um electrão no sentido do campo magnético. Os valores que podem tomar o número de ml, encontram-se na gama de l a + l, com o valor zero, e todos eles podem ser (2L + 1).
4. Finalmente, a última característica quântica de um elétron é girar. Contém apenas 2 sinais ms = + 1/2 e ms = -1 / 2. A essência física da rotação é o momento do impulso mecânico do elétron, que não tem conexão com o movimento no espaço.
A conexão entre o princípio de Pauli e o sistema periódico De Mendeleyev
Em 1925 na física a descoberta foi feitaa propriedade fundamental do micromundo, comparável em importância apenas à tabela de DI Mendeleev. Ele recebeu o nome de seu "padrinho" e desde então tem sido conhecido como o princípio de Pauli. A química como uma ciência sobre as substâncias e suas interações no âmbito do sistema periódico não poderia explicar muitos dos mecanismos dos processos que ocorrem na unificação de átomos, na formação de moléculas, etc. A principal razão foi que o nível de detalhe do átomo, do ponto de vista da química, começou nos conceitos de átomo, elétron, núcleo. Essas representações atômico-moleculares surgiram e se estabeleceram há cerca de 150 anos - no último século. Um pouco depois, A.M. Butlerov desenvolveu uma teoria de compostos químicos, e então uma lei periódica foi descoberta. Isso nos permitiu imaginar o nascimento de uma molécula a partir de átomos e deu uma compreensão da estrutura da "economia" atômica.
Entendendo a essência das características quânticas do modeloO elétron tornou-se possível depois que o princípio de Pauli foi formulado. Com sua ajuda, a imagem do arranjo das conchas e a ordem de seu preenchimento por elétrons foram explicadas. A essência do princípio é que os elétrons podem ter qualquer conjunto das quatro características quânticas acima, mas o átomo não pode ter em sua composição dois elétrons que são idênticos em todas as características quânticas.
O principal resultado da descoberta das leis da estruturaO átomo, que contém o princípio de Pauli, é físico; A natureza do fenômeno, que consiste em encher as conchas com elétrons. E isso, por sua vez, deu os pré-requisitos para a fundamentação da lei periódica. Assim, o conteúdo "químico" das leis da estrutura geral do átomo e da molécula recebeu sua confirmação fundamental na física, construindo a "arquitetura" interna do átomo.
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