Периодическая система менделеева

Принцип Паули объясняет периодическую повторяемость свойств атома.

Период	Элемент	K-об	L-об	L-об	M-об	Пот. ион.	Эл. кон	Осн. терм
		1s	2s	2p	3s
	1H					13,6	1s	2S1/2
	2He					24,6	1s2	1S0
	3Li					5,4	1s22s	2S1/2
	4Be					9,3		1S0
	5B							2P1/2
	6C							3P0
	7N							4S3/2
	8O							3P2
	9F							2P1/2
	10Ne					21,6		1S0
	11Na					5,2		2S1/2

У следующих за Na элементов заполняются оболочки 3s и 3p.

|Y|²(4s)>|Y|²(3d)>|Y|²(4p)

1s² 2s²2p⁵ 3s²3p⁶ 4s²3d¹⁰4p⁶ 5s²4d¹⁰5p⁶ 6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶ 7s²5f¹⁴...

Сходство химических свойств элементов, относящихся к одной группе периодической системы Менделеева, объясняется повторяемостью электронных конфигураций во внешних оболочек.Внешние электронные конфигурации определяют не только химические, но и магнитные свойства атомов.В заполненном s-состоянии в соответствии с принципом Паули спины имеют противоположные ориентации и поэтому магнитные моменты спинов скомпенсированы.В заполненных p, d, f состояниях полностью скомпенсированы и орбитальные моменты, поэтому результирующие магнитные моменты равны нулю ¾ такие вещества диамагнетики.Атомы с нескомпенсированными орбитальными моментами обуславливают парамагнетизм, а с нескомпенсированными спиновыми моментами ¾ ферромагнетизм (в некотором интервале температур).Со структурой электронных оболочек связаны и другие свойства элементов: плотность, температура плавления, теплопроводность...

37. Электронный газ в одномерном случае. Энергия Ферми.

Рассмотрим свободный электронный газ в одномерной потенциальной яме. Уравнение Шрёдингера имеет вид ( /2m) Ψ(x)+ЕΨ(х)=0

Решение данного уравнения ищется в виде обычной волны Де Бройля

Ψ(х)=….

К²=2mE/ħ²=>E=ħ²K²/2mK=πn/ℓ ℓ-размер ямы

Электроны в проводниках , находятся в трёхмерной потенциальной яме, Ψ(x,y,z). Мы рассмотрим частный случай одномерную потенциальную яму Ψ(х), для которой уже ранее были определены значения К и Еn

Еn=(ħ²π²/2mℓ²)n² n=1,2,3

Рассмотрим потенциальную яму при Т=0 К Если энергетическое состояние задать 3-ой квантовых чисел, то в каждом таком состоянии могут находится 2 электрона с противоположно направленными спинами

Наивысший заполненный электронами уровень при 0⁰К называется уровнем Ферми (справедлив для проводников) Найдем ф-цию распределения электронов по состояниям

При повышении Т электрон получает энергию КТ и т.к. в проводниках электронные уровни располагаются очень близко друг к другу, электроны с уровней, находящихся вблизи уровня Ферми получают возможность за счет тепловой энергии, перейти на уровни лежащие выше уровня Ферми. Уровень Ферми – уровень, вероятность заполнения которого =½ Энергия соответствующая уровню Ферми, называется энергией Ферми Если в атоме N электронов, то кол-во заполненных уровней n=N/2

=(ħ²π²)/2mℓ²(N/2)²