36. Atomy wieloelektronowe

36.2 Zasada Pauliego

  W 1869 r. Mendelejew jako pierwszy zauważył, że większość własności pierwiastków chemicznych jest okresową funkcją liczby atomowej Z określającej liczbę elektronów w atomie, co najlepiej uwidacznia się w odpowiednio skonstruowanym układzie okresowym pierwiastków. Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się jeżeli zebrać je w grupy zawierające 2, 8, 8, 18, 18, 32 elementów.

W 1925 r. Pauli podał prostą zasadę (nazywaną zakazem Pauliego ), dzięki której automatycznie są generowane grupy o liczebności 2, 8, 18, 32. Pauli zapostulował, że

Prawo, zasada, twierdzenie W atomie wieloelektronowym w tym samym stanie kwantowym, może znajdować się co najwyżej jeden elektron.

Ponieważ stan kwantowy charakteryzuje zespół czterech liczb kwantowych

(36.3)

więc zasada Pauliego może być sformułowana następująco

Prawo, zasada, twierdzenie W atomie wieloelektronowym elektrony muszą się różnić przynajmniej jedną liczbą kwantową.

Przykład

Zgodnie z tą zasada na orbicie pierwszej n = 1 mogą znajdować się tylko dwa elektrony bo dla n = 1 odpowiednie liczby kwantowe zgodnie z warunkami (36.3) wynoszą

(n, l, ml, s)= (1,0,0,± ½)

Konsekwentnie, dla n = 2 mamy

(n, l, ml, s)= (2,0,0,± ½)

oraz

(2,1,1,± ½), (2,1,0,± ½), (2,1,-1,± ½)

Stąd wynika, że w stanie n = 2 może być 8 elektronów.

Ćwiczenie
Spróbuj teraz pokazać, że w stanie n = 3  może znajdować się 18 elektronów. Zapisz liczby kwantowe odpowiadające tym orbitalom. Sprawdź obliczenia i wynik.

Na zakończenie warto dodać, że na podstawie danych doświadczalnych stwierdzono, że zasada (zakaz) Pauliego obowiązuje dla każdego układu zawierającego elektrony, nie tylko dla elektronów w atomach.