Atom tuzilishi, atomlardagi elektronlarning taqsimlanishi. Elektronlar harakatining zarracha va to‘lqinsimon tabiati

Atom tuzilishining kvant-mexanik nazariyasi.Bor nazariyasi faqat vodorod atomi uchun qoʻllanilib, koʻp elektronli atomlar tuzilishini izohlay olmadi.Shuning uchun bu nazariya oʻz oʻrnini kvant-mexanik nazariyaga boʻshatib berdi. Atomdagi elektronning holatini kvant mexanikasi toʻgʻri izohlab bera oldi.
vant-mexanik tasavvurlarga koʻra elektron (boshqa mikrozarrachalar kabi) zarracha sifatida ham, toʻlqin sifatida ham namoyon boʻladi.Bir tomondan,elektronlar zarrachalar sifatida massaga va zaryadga ega boʻlsa, ikkinchi tomondan, harakatlanayotgan elektronlar oqimi toʻlqin xususiyatini, ya’ni elektronlar difraksiyasini keltirib chiqaradi.
Elektronning ikkiyoqlamalik xossasi De-Broyl tenglamasi orqali ifodalanadi.Fransuz fizigi Lui De-Broyl(1892-1987) tomonidan 1924 yilda taklif etilgan bu tenglama quyidagicha:
m = h/ dan
Bu yerda -elektronning toʻlqin uzunligi, m-elektronning massasi, -elektronning tezligi, h-Plank doimiysi boʻlib, h=6,626∙10^-34 j∙s.
Masalan, elektronning tezligi 3∙10⁶ m/sek boʻlganda uning toʻlqin uzunligi
=h/m =6,6·10^-34/(9,1∙10^-31·3·10⁶)=0,24·10^-9m=0,24 nm.
Elektronning dualistik (ikkiyoqlamalik) tabiatga ega ekanligi haqidagi qarashlar atom tuzilishining kvant-mexanik nazariyasining yaratilishiga olib keldi.
Atom tuzilishining kvant-mexanik nazariyasining yaratilishida V.Geyzenberg va E.Shredingerning xizmatlari beqiyosdir. Ular mikrodunyo jarayonlarini kvant mexanikasi qonunlariga koʻra tushuntirdilar. V.Geyzenberg noaniqlik pripsipini, E.Shredinger kvant mexanikaning toʻlqin nazariyasini ishlab chiqdi.
Geyzenbergning noaniqlik pripsipiga koʻra elektronning ham energiyasini ham joylashgan oʻrnini yuqori aniqlikda oʻlchab boʻlmaydi. Ya’ni elektronning energiyasi yuqori aniqlikda oʻlchansa, uning koordinatasi (joylashgan oʻrni) noaniq boʻladi. Aksincha elektronning joylashgan oʻrni aniq boʻlsa, uning energiyasini aniqlab boʻlmaydi.Shundan kelib chiqqan holda 1927 yilda nemis fizigi V.Geyzenberg(1901-1976) noaniqlik prinsipini yaratdi:
∆ • ∆ x ≥
∆ -tezlikni oʻlchashdagi xato; ∆x- koordinatalarni oʻlchashdagi xato; h- Plank doimiysi; m- zarrachaning massasi. Bu tenglamaga muvofiq elektronning (zarrachalarning) ham massasini ham tezligini bir vaqtning oʻzida yuqori aniqlik bilan oʻlchab boʻlmaydi:
∆ ≥ ; ∆ x≥ ; m =9,1∙10^-28 g.
Fizika kursidan ma’lumki, makrojismlar harakatini Nyuton tenglamalari toʻla xarakterlaydi. Mikrojismlarning harakatini Shredingerning toʻlqin tenglamasi bilan xarakterlash mumkin. Uch oʻlchamli fazodagi elektron uchun toʻlqin tenglama
+ + + (E–U)φ=0
koʻrinishga ega boʻladi.Bu tenglama 1926 yilda avstriyalik fizik E. Shredinger(1887-1961) tomonidan taklif etilgan.
Bu yerda φ- toʻlqin funksiya; x, y, z- koordinatorlar; m-elektronning massasi; h-Plank doimiysi; E-elektronning toʻliq energiyasi; U-elektronning potensial energiyasi; U= -e²/r; r =
Yuqoridagi toʻlqin tenglamaning yechimlari toʻlqin funksiyalardir. Toʻlqin tenglama juda koʻp yechimga ega. Chunki elektron harakati davomida uning koordinatatlari (x, y, z) va ularga mos ravishda elektronning energiyalari ( E va V) ham oʻzgarib turadi.