Магнитный момент атома. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

Магнитный момент атома.
Периодическая система элементов
Д.И. Менделеева
Магнитный момент атома.
Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона.
Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме. Принцип Паули. Электронная оболочка и подоболочка.
Периодическая система элементов.

1. Магнитный момент атома.
Величина орбитального механического момента атома:
Круговому движению электрона соответствует замкнутый ток:
Микроток характеризуется магнитным моментом:
Гиромагнитное отношение:

Т.о. в любом квантовом состоянии атом обладает, кроме механического, магнитным моментом:
μБ – магнетон Бора – единица измерения магнитных моментов:
из общих положений квантовой механики следует, что проекция момента импульса электрона на выделенное в пространстве направление z может иметь только определенные значения:
где ml – магнитное квантовое число.

формула пространственного квантования - определяет возможные дискретные расположения электронных орбит в пространстве по отношению к направлению внешнего магнитного поля.
В зависимости от значения магнитного квантового числа, возможные значения проекции магнитного момента атома на выделенное направление z:

2. Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона.
В вакууме с помощью полюсных наконечников S и N специальной «ножевидной» формы создавалось магнитное поле, сильно неоднородное вблизи полюса S.
Узкий пучок атомов серебра пропускался вдоль оси x. Вдоль оси z происходило расщепление пучка, но всегда наблюдалось только два пучка, одинаково отклоненных в противоположные стороны и расположенных симметрично относительно пучка.

Спин электрона – LS – cобственный механический момент импульса - квантовая величина, у нее нет классического аналога; это внутреннее неотъемлемое свойство электрона, подобно его заряду и массе.
Квантование спина:
Квантование проекции спина на направление внешнего магнитного поля:
Вектор LS может принимать 2s + 1 ориентаций. Т.к. расщепление происходит на два подуровня, 2s + 1 = 2, следовательно спиновое квантовое число s = 1/2.
Магнитное спиновое квантовое число:

Собственный (спиновый) магнитный момент:
Гиромагнитное отношение для спиновых моментов:

3. Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме. Принцип Паули. Электронная оболочка и подоболочка.
Состояние электрона в атоме однозначно описывается набором из четырех квантовых чисел:
Главное n = 1,2, 3, ...
Орбитальное l = 0, 1, 2, ... , n - 1
Магнитное ml = 0, ± 1, ± 2,..., ± l
Магнитное спиновое ms = ± 1/2

Принцип Паули:
В одном а томе не может быть более одного электрона с одинаковым набором четырех квантовых чисел:
или
Принцип Паули (квантовомеханическая формулировка):
Системы фермионов встречаются в состояниях, описываемых антисимметричными волновыми функциями.

Распределение электронов по оболочкам и подоболочкам.
Максимальное число электронов в состоянии, определяемом главным квантовым числом n:
Электронная оболочка
Совокупность электронов в многоэлектронном атоме, имеющих одно и то же главное квантовое число n.
Подоболочка
Совокупность электронов в каждой из оболочек, соответствующих дан­ному значению l.

4. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева.

5. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева.