Паулијев принцип

Волфганг Паули јe формулисао закон наводећи да не могу два електрона имати исти скуп квантних бројева.

Паулијев принцип искључења је принцип у квантној механици, који је 1925. формулисао Волфганг Паули. Гласи да ниједна два идентична фермиона не могу да се налазе у истом квантном стању симултано. Ригорозније тврђење овог принципа је да је, за два идентична фермиона, укупна таласна функција антисиметрична. За електроне у једном атому, гласи да ниједна два електрона не могу да имају иста четири квантна броја, то јест ако су n, l, и ml једнаки, ms мора бити различит тако да електрони имају супротне спинове. Ово је кључни принцип за разумевање и изградњу Периодног система елемената. Волфганг Паули, је за формулисање овог принципа 1945. добио Нобелову награду за физику.

Збир свих 14 атомских једноелектронских орбитала за најмања 3 главна квантна броја n.
Емисиони спектар натријума који приказује својствену D линију.
У поједностављеном Боровом моделу атома водоника, Балмерова серија настаје скоком електрона на други енергетски ниво (n = 2). Приказана је емисија светлости. Прелаз електрона преставља H-алфа, прву линију Балмерове серије, таласне дужине 656 nm.
Први рендгенски дифракцијски поглед на марсовску анализу тла - CheMin открива фелдспат, пироксене, оливин и друге (Курвенес ровер на „Рокнесту”, 17. 10. 2012).

Паулијев принцип искључења објашњава електронска конфигурација, то јест смештај електрона у љускама атомског омотача, а тиме и периодичност својстава хемијских елемената. Њему се подвргавају и електрони у електронском плину у металима, на чему почива теорија електричне проvoдљивости, а објашњава и многа механичка, електрична, магнетска, оптичка и хемијска својства чврстих материја. Паули је то начело објаснио (формулирао) 1925. за електроне, а 1940. га је проширио од електрона на све фермионе, честице с полуцелим спином. У општем објашњењу, Паулијево начело изриче да таласна функција мора бити антисиметрична при замени двају фермиона, односно симетрична при замени пара бозона. То се начело показује важним за стабилност атома и хемијских материја генерално.[1]

Једна од последица принципа искључења јесте чињеница да постоје разни хемијски елементи, јер када он не би вредео, тада би сви електрони у атому заузели најниже енергетско стање, те би по хемијским својствима били једнаки. Електрони атома тежих од хелијумових не заузимају најниже енергетско стање, јер два електрона у истом атому не могу имати сва четири квантна броја (n, l, ml и ms) једнака, што значи да не могу бити описана једнаком таласном функцијом.

Ауфбау принцип

Ауфбау принцип или принцип изградње је принцип попуњавања орбитала у вишеелектронским атомима који се првенствено ослања на Паулијев принцип, тј. на услов да два електрона у истој љусци морају имати барем један различит квантни број. Код Ауфбау принципа када се попуњавају електронске љуске и када се не разматра се спин, кватни бројеви вишеелектронских атома су: n, l, и λ. Попуњене електронске љуске неће имати спин, ни орбитални момент импулса.[2]

Квантни бројеви и Паулијево начело

Да би се добила груба слику атома, може се занемарити силе између електрона. Тад се сваки електрон креће око атомског језгра у стазама. Ова груба слика атома омогућава да се нађу квантни бројеви и стационарна стања електрона, који се добијају и у прецизнијим моделима атома.

Из рендгенских спектара се види да главни квантни број н, којим су дате водоникове енергије, одређује поједине љуске атома. У Боровом моделу водоника главни квантни број одређује велику полуосу елиптичне стазе електрона. Према том главном квантном броју обележавају се поједине љуске:

n = 1 2 3 4 5 6
љуска K L M N O P

n = 1 одговара стабилном стању, n = 2 првом побуђеном нивоу и тако даље. Према томе, K љуска представља енергетски најнижу, најстабилнију љуску, L љуска прву изнад најниже, и тако даље.

У Боровом моделу више елипса припада главном квантном броју. Изузетак чини најнижа љуска n = 1, којој одговара само једна кружница. Колики је главни квантни број n, толико има различитих елипса. Оне одговарају различитим дискретним вредностима импулса вртње. Другој љуски одговарају у Борову моделу два различита импулса вртње са nφ = 1, nφ = 2 и nφ = 3.

Битну промену на Боров модел је извршила строга квантна механика (В. Хајзенберг, Е. Шредингер). Према строгој квантној механици импулс вртње електрона око језгра може бити једнак нули. То је управо оно што је код водоника искључено. Било је речено да би тад електрони титрали у правцу и пролазили кроз језгро. Међутим, за строгу квантну механику не постоје такве тешкоће, јер се она у самом почетку одрекла наивних визуелних слика. Искуство је дало право модерној квантној теорији. По Бору би се електрон у стабилном стању водониковог атома морао вртети у кружници и имати импулс вртње h/2∙π. Штерн и Герлах су успели да тачно измере импулс вртње и магнетни момент водониковог атома. Пролазећи кроз нехомогено магнетско поље, водоникови се зраци цепају у два снопа. Овај дволом одговара моменту импулса 1/2∙h/2∙π. Једини импулс вртње, што га има водиков атом у стабилном стању, потиче од спина. И за друге атоме доказано је то исто. Импулси вртње могу, дакле, попримити и вредност нула.

Уместо старог квантног броја nφ уведен је нови квантни број вртње l, тако да он поприма редом вредности 0, 1, 2, 3, … Највећа вредност, коју тај квантни број у појединој љуски може имати, износи n - 1. Добија се опет, као и у старој квантној теорији, за сваку љуску n различитих вртња. Код K љуске је l = 0, код L љуске l = 0 и l = 1, код M љуске је l = 0, l = 1 и l = 2. Оvo се наставља на следећи начин:

n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5
l = 0 l = 0 l = 0 l = 0 l = 0
l = 1 l = 1 l = 1 l = 1
l = 2 l = 2 l = 2
l = 3 l = 3
l = 4

Тиме су исцрпљени сви типови стаза. Међутим, како је познато, раван кретања електрона око језгра може још имати различите положаје у простору. Из Зеемановог учинка и Стерн-Герлахових експеримената закључено је да су могуће оне оријентације момента импулса код којих су пројекције на задани смер једнаке m∙h/2∙π. Магнетски квантни број m поприма све целе бројеве од - л до + л. Могуће вредности магнетског квантног броја m забележене су у табели:

l = 0 0
l = 1 - 1 0 + 1
l = 2 - 2 - 1 0 + 1 + 2
l = 3 - 3 - 2 - 1 0 + 1 + 2 + 3
l = 4 - 4 - 3 - 2 - 1 0 + 1 + 2 + 3 + 4

Квантном броју l припада 2∙l + 1 различитих вредности магнетског квантног броја.

У Бор-Сомерфелдовој теорији 3 квантна бројa n, l и m одређују стазу електрона, и облик елипсе и њен нагиб према одређеном смеру. Исте те квантне бројеве преузела је и строга квантна механика, само што су они изгубили оно визуелно значење које им је приписивала стара теорија.

Још нисмо потпуно одредили стање електрона. Треба да узмемо у обзир и властиту вртњу електрона (спин). Како смо видели из Стерн-Герлахових експеримената, могуће су само две оријентације спина према магнетском пољу: паралелна и антипаралелна. Према томе уведен је квантни број спина s, који може попримити само две вредности:

s = - 1/2 i s = + 1/2

Паралелном смеру одговара момент импулса + 1/2∙h/2∙π, а антипаралелном - 1/2∙h/2∙π. Других вредности спин нема.

Квантни бројеви n, l, m и s тачно одређују поједино стационарно стање електрона у атому водоника. Чим се одаберу 4 вредности квантних бројева, утврди се тачно кретање електрона.

Квантни бројеви n, l, m и s тачно одређују поједино стационарно стање и за друге елементе, уколико се занемаре силе између електрона. Тад се опет електрони крећу у елипсама око атомског језгра, само што је сад набој језгра једнак Ze. Ако се жели да се од те слике атома учини корак даље, морају се узети у обзир и силе између електрона. Међутим, сада се могу употребити стари квантни бројеви. Узајамне силе електрона модификујају кретање електрона, али оне не разарају стара стационарна стања и не стварају нова. Кад се узму у обзир међусобне силе електрона, тад се, у првом реду мењају енергије самих првобитних стационарних стања. Стационарна стања исте љуске немају више једнаку енергију. Како што је већ показано, енергија се то јаче снижава што је квантни број l мањи (стазе продиру у унутрашње љуске!). Сваки водоников енергетски ниво распада се на групу уско приљубљених нивоа. Али сам број стационарних стања остаје исти, а то је управо најважније за теорију периодног система.

Средишње је питање теорије како су смештени електрони на поједина стационарна стања. Чињенице о рендгенским спектрима показале су, да се никако не може претпоставити да се сви електрони налазе у најнижем стационарном стању. Код тешких атома налазе се електрони у L, M и N љуски. Нека сила спречава да ти електрони падну на најнижу љуску, што би значило стање најниже енергије, дакле највеће стабилности.

Кључ по којему су електрони распоређени на различита стационарна стања пружа такозвано Паулијево начело искључења. То начело је од темељног значења за теорију хемијских елемената и њихових спектара. По том начелу може исто квантно стање запосести само један електрон. Искључено је да у атому два електрона имају исте квантне бројеве n, l, m и s.

Паулијево начело доказано је низом спектроскопских експеримената. Оно је водич кроз сложени периодни систем елемената.[3]

Референце

  1. ^ Paulijevo načelo (Paulijev princip), [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2019.
  2. ^ Белић, Драгољуб (2000). Физика молекула. Београд. стр. 106—109. 
  3. ^ Ivan Supek: "Nova fizika", Školska knjiga Zagreb, 1966.

Литература

More technical:

Спољашње везе

Read other articles:

وزارة استيعاب المهاجرين (إسرائيل) وزارة استيعاب المهاجرين (إسرائيل) تفاصيل الوكالة الحكومية البلد إسرائيل  تأسست 1948  المركز تل أبيب32°05′07″N 34°46′54″E / 32.0853°N 34.781768°E / 32.0853; 34.781768   الإدارة منصب المدير وزير استيعاب المهاجرين  [لغات أخرى]‏  موقع ا

 

الذفر (محلة) تقسيم إداري البلد  اليمن المحافظة محافظة إب المديرية مديرية السبرة العزلة عزلة مطاية القرية قرية مطاية السكان التعداد السكاني 2004 السكان 26   • الذكور 13   • الإناث 13   • عدد الأسر 3   • عدد المساكن 2 معلومات أخرى التوقيت توقيت اليمن (+3 غرينيتش) تعديل مص...

 

هذه المقالة يتيمة إذ تصل إليها مقالات أخرى قليلة جدًا. فضلًا، ساعد بإضافة وصلة إليها في مقالات متعلقة بها. (فبراير 2022) معركة سفاكتيريا جزء من حرب الاستقلال اليونانية Sortie of the Aris خلال حصار الأسطول العثماني بأكمله لنافارينو في 25 أبريل 1825 بواسطة كونستانتينوس فولاناكيس معلومات ع

دوار الحجامين تقسيم إداري البلد المغرب  الجهة فاس مكناس الإقليم تاونات الدائرة غفساي الجماعة القروية تابودة المشيخة أولاد بن راشد و بني عبد الله السكان التعداد السكاني 187 نسمة (إحصاء 2004)   • عدد الأسر 36 معلومات أخرى التوقيت ت ع م±00:00 (توقيت قياسي)[1]،  وت ع م+01:00 (تو...

 

Major women's suffrage organizations International International Alliance of Women – founded in 1904 to promote women's suffrage. Woman's Christian Temperance Union – active in the suffrage movement, especially in the U.S. and New Zealand. Australia Victorian Women's Suffrage Society, founded in 1884, the local suffrage organisation of Victoria and the first suffrage organisation in Australia Belgium Ligue belge du droit des femmes (Belgian League for the Rights of Women), founded 1892, c...

 

الغزو الإسباني لإمبراطورية إنكا جزء من الاستعمار الإسباني للأمريكتين  الغزو الإسباني للبيرو معلومات عامة التاريخ 1532–1572 الموقع غرب أمريكا الجنوبية13°31′20″S 71°59′00″W / 13.522222°S 71.983333°W / -13.522222; -71.983333  النتيجة انتصار اسبانيا, اعدام الماضي إنكا سابا أتاوالب...

Dirk Bach, Moderation des Life Ball 2009 Dirk Bach (* 23. April 1961 in Köln; † 1. Oktober 2012 in Berlin[1]) war ein deutscher Schauspieler, Synchronsprecher, Entertainer, Moderator und Komiker. Inhaltsverzeichnis 1 Leben 1.1 Privatleben und gesellschaftliches Engagement 1.2 Tod 2 Auszeichnungen 3 Filmografie 3.1 Filme 3.2 Fernsehsendungen 4 Theater 5 Buch 6 Hörbücher 7 Literatur 8 Einzelnachweise 9 Weblinks Leben Dirk Bach mit Hella von Sinnen beim Benefiz-Konzert Cover me in K...

 

Campeonato BrasileñoSerie C 2023Brasileirão Série C 2023 Arena das Dunas de Natal. Volvió a recibir partidos de la Serie C siete años después.Datos generalesSede BrasilFecha 2 de mayo al22 de octubreEdición 33.ªPalmarésCampeón Amazonas (1.° título)Subcampeón BrusqueDatos estadísticosParticipantes 20 equiposPartidos 216Goles 465 (2.15 por partido)Mayor anotador Sassá (18 goles) (Amazonas FC) Intercambio de plazas Ascenso(s): Amazonas Brusque Operário Ferroviário Paysandu Desce...

 

Private Christian college in Roseville, Minnesota, U.S. This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: University of Northwestern – St. Paul – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (June 2008) (Learn how and when to remove this template message) University of NorthwesternFormer namesNorthwestern Bib...

American book publisher St. Martin's PressParent companyMacmillan PublishersFounded1952; 71 years ago (1952)Country of originUnited StatesHeadquarters locationEquitable Building120 BroadwayNew York City, New York 10271, U.S.DistributionMacmillan (US)Melia Publishing Services (UK)[1]Key peopleGeorge WitteSally Richardson[2]Jennifer EnderlinAndrew MartinLaura ClarkImprintsCastle Point Books, Griffin, Minotaur, St. Martin's Press, St. Martin's Essentials, Wednes...

 

Danish businessman and founder of The Lego Group Ole Kirk ChristiansenFounder and 1st Leader of The Lego GroupIn office10 August 1932 (1932-08-10) – 11 March 1958 (1958-03-11)Succeeded byGodtfred Kirk Christiansen Personal detailsBorn(1891-04-07)7 April 1891Omvraa Mark, Filskov, South Jutland, DenmarkDied11 March 1958(1958-03-11) (aged 66)Billund, DenmarkCause of deathCardiac arrestResting placeBillund, DenmarkSpouses Kirstine Sörensen ...

 

Notion PressTypePrivateIndustrySelf-publishingFounded2012HeadquartersChennai, IndiaKey peopleBhargava Adepally Naveen Valsakumar Jana PillayProductsBooksWebsitenotionpress.com Notion Press is an Indian self-publishing company based in Chennai, India. It was founded in 2012,[1] and in 2016 it claimed to have provided services to 2000 self-published authors.[2] In 2018, they introduced a rapid publication service, which does not include editing.[3] History Notion Press w...

1992 killing of peasants in Peru This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Santa massacre – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (December 2012) (Learn how and when to remove this template message) For the 2008 massacre perpetrated by a man in a Santa Claus suit, see Covina massacre. Santa massa...

 

1946 film Iris and the LieutenantFilm posterDirected byAlf SjöbergWritten byOlle HedbergAlf SjöbergProduced byHarald MolanderStarringMai ZetterlingRelease date 16 December 1946 (1946-12-16) Running time86 minutesCountrySwedenLanguageSwedish Iris and the Lieutenant (Swedish: Iris och löjtnantshjärta) is a 1946 Swedish drama film directed by Alf Sjöberg and starring Mai Zetterling, Alf Kjellin and Åke Claesson.[1] The film boosted Zetterling's international profile....

 

Perwira KNIL dalam pengawalan menuju istana pada tahun 1874. Perang Aceh Kedua diumumkan oleh KNIL terhadap Aceh pada tanggal 20 November 1873 setelah kegagalan serangan pertama. Pada saat itu, Belanda sedang mencoba menguasai seluruh Nusantara. Ekspedisi yang dipimpin oleh Jan van Swieten itu terdiri atas 8.500 prajurit, 4.500 pembantu dan kuli, dan belakangan ditambahkan 1.500 pasukan. Pasukan Belanda dan Aceh sama-sama menderita kolera. Sekitar 1.400 prajurit kolonial meninggal antara bula...

Este artículo o sección sobre geografía necesita ser wikificado, por favor, edítalo para que cumpla con las convenciones de estilo.Este aviso fue puesto el 13 de octubre de 2009. Distrito de Chongos Bajo Distrito del Perú Coordenadas 12°07′59″S 75°16′06″O / -12.1330053, -75.2682996Capital Chongos BajoIdioma oficial español • Co-oficiales quechuaEntidad Distrito del Perú • País Perú Perú • Departamento Junín • Provincia ChupacaAl...

 

Montenegrin basketball player Petar PopovićPopović with Budućnost in 2023.No. 30 – Budućnost VOLIPositionPoint guard / shooting guardLeagueABA LeagueMontenegrin LeaguePersonal informationBorn (1996-09-13) 13 September 1996 (age 27)Cetinje, Montenegro, FR YugoslaviaNationalityMontenegrinListed height1.92 m (6 ft 4 in)Listed weight87 kg (192 lb)Career informationNBA draft2018: undraftedPlaying career2011–presentCareer history2011–2014Lovćen Cetin...

 

Overview of the electricity sector in Germany Electricity sector of GermanyDataContinuity of supply0.2815 h (16.89 min) interruption per subscriber per yearInstalled capacity (2020)211.31 GW[1]Production (2021)490.6 TW⋅h[2]Share of fossil energy40.9% (2021)[2]Share of renewable energy45.8% (2021)[2]GHG emissions from electricity generation (2013)363.7 Mt CO2 [631.4 TW⋅h × 576 g/kW⋅h]Tariffs and financingA...

2011 film by Henry Joost and Ariel Schulman Paranormal Activity 3Theatrical release posterDirected by Henry Joost Ariel Schulman Written byChristopher LandonProduced by Jason Blum Oren Peli Steven Schneider Starring Lauren Bittner Chris Smith Chloe Csengery Jessica Tyler Brown Katie Featherston CinematographyMagdalena GorkaEdited byGregory PlotkinProductioncompanyBlumhouse ProductionsDistributed byParamount PicturesRelease dates October 14, 2011 (2011-10-14) (Rio de Janeiro...

 

Acting president of Harvard University Eliphalet Pearson1st Preceptor of Phillips AcademyIn office1778–1786Preceded byoffice establishedSucceeded byEbenezer PembertonActing President of Harvard UniversityIn office1804–1806Preceded byJoseph WillardSucceeded bySamuel Webber Personal detailsBornEliphalet Pearson(1752-06-11)June 11, 1752Newbury, MassachusettsDiedSeptember 12, 1826(1826-09-12) (aged 74)Greenland, New HampshireEducationThe Governor's AcademyHarvard College, 1773 Eliphalet ...

 

Strategi Solo vs Squad di Free Fire: Cara Menang Mudah!