Квант сандары,паули принципі

Кванттық сандар– кванттық жүйелерді (атом ядросын, атомды, молекуланы, т.б.), жеке элементар бөлшектерді, жорамал бөлшектерді (кварктер мен глюондарды) сипаттайтын физикалық шамалардың мүмкін мәндерін анықтайтын бүтін немесе бөлшек сандар. Кванттық жүйе күйін түгелдей анықтайтын кванттық сандардың жиынтығын толық кванттық сандар деп атайды. Атомдағы электронның күйі үш кеңістіктік координата және спинмен байланысқан электронның төрт еркіндік дәрежесіне сәйкес келетін төрт кванттық санмен анықталады. Олар сутек атомы және сутек тәрізді атомдар үшін былайша аталады: бас кванттық сандар (n), орбиталық кванттық сандар (l), магниттік кванттық сандар (ml), магнитті спиндік не спиндік кванттық сандар (ms). Кванттық сандар микродүниеде өтетін процестердің дискретті сипаты бар екендігін бейнелейді әрі олар әсер квантымен, яғни 'Планк тұрақтысымен тығыз байланысты болады. Спин-орбиталық өзара әсер ескерілген кезде электронның күйін сипаттау үшін ml мен ms-тің орнына толық қозғалыс мөлшері моментінің кванттық саны (j) мен толық момент проекциясының кванттық саны (mj) пайдаланылады. Атомның, т.б. кванттық жүйелердің күйін сипаттау үшін күй жұптылығы (P‘) делінетін тағы да бір кванттық сан енгізіледі. Ол +1 не –1 мәндерін қабылдайды. Элементар бөлшектер физикасы мен ядролық физикада бұдан да басқа кванттық сандар енгізіледі. Мысалы, электрлік заряд (Q), бариондық заряд (B), электронды-лептондық заряд (Le), мюонды-лептондық заряд (L), изотоптық спин (T), ғажаптылық (оғаштық) (S) не гиперзаряд, т.б. Кванттық сандар элементар бөлшектердің кванттық сандары олардың (бөлшектердің) өзара әсері мен бір-біріне айналу процесін анықтайтын ішкі сипаттамасы болып табылады. Кең мағынада кванттық сандар деп, көбінесе, кванттық механикалық бөлшектер (немесе жүйелер) қозғалысын анықтайтын және қозғалыс кезінде сақталатын физикалық шамаларды айтады.

Орбиталь квант саны l бас квант санына тәуелді болады және ол электрондардың пішіндерін анықтайды. Геометриялық тұрғыдан қарағанда орбиталь квант саны ядродан өтетін түйіндік беттерінің санын көрсетеді. Орбиталь квант саны 0-ден n-1-ге дейінгі аралықтағы бүтін сандардың мәніне ие бола алады және l=0,1,2,3,…n-1. Оларды s,p,d,f… әріптерімен де белгілейді.

Бас квант саны n=1 сәйкес келетін бірінші деңгейде 1s деңгейшесі болады, оның электроны ядроны айналғанда 1=0 сәйкес пішіні шар тәрізді электрон бұлтын немесе орбиталь түзеді.

Магнит квант саны m орбитальдардың кеңістікте орналасуын сипаттайды, анығы, бір пішіндес орбитальдардың жалпы санын және олардың кеңістіктегі орнала суретін көрсетеді. Орбиталь квант саны 1=0 сәйкес келетін s деңгейше де шар пішіндес бір бағытта орналасатын бі рорбиталь болады. Егер 1=1 сәйкес келетін p-деңгейше деп ішіндері бірдей гантель тәрізді үш орбиталь болады, олар үш күйде, яғни кеңістікте үш түрлі бағытта орналасады. 1=2 магнит квант санының бес мәні сәйкес келеді, d-деңгейше де әртүрлі бағытта орналасқан пішіндері күлтелі орбиталь болады. Жалпы кестесі сына түрде болады:

n	L	Орб.Белг.	m	Орб.саны
		1s
		2s
		2p	-1 0 +1
		3s
		3p	-1 0 +1
		3d	-2 -1 0 +1 +2
		4s
		4p	-1 0 +1
		4d	-2 -1 0 +1 +2
		4f	-3 -2 -1 0 +1 +2 +3

Спинді квант саны – электронның өз осі бойынша айналып қозғалуын сипаттайды.Спинді квант сандары +1/2 -1/2 шамасымен белгіленеді. Олар әр деңгейдің орбитальдарындағы спиндердің қарама-қайшылығын көрсетеді.

Паули принцип, тыйым салу принципі — табиғаттың іргелі заңдарының бірі. 1925 жылы швейцариялық физик В.Паули (1900 — 58) тұжырымдаған. Паули принцип бойынша кванттық жүйеде спині жартылай бүтін екі не одан да көп бірдей бөлшектер бір мезгілде бір күйде бола алмайды. Паули принцип химиялық элементтердің периодтық жүйесін, атом ядроларының, молекулалардың, кристалдардың қасиеттерін түсіндіруде маңызды рөл атқарады.

Паули принципі.Көп электронды атомдарда электронның жағдайы Паули ашқан квантты – механикалық заңмен өрнектеледі.Бұл заң бойынша, төрт квант сандарымен суреттелетін бір кванттық жағдайда тек бір ғана электрон болады. S-орбитальда спиндері антипараллель тек екі электрон ғана орналасады.Паули принципінен туатын салдар:

1.Деңгейдегі электрондардың максимал саны негізгі кванттық санының екі еселенген квадратына тең 2n^2