-Принцип Паулі

На основі аналізу атомних спектрів і врахування положення елементів у періодичній системі в 1925 р. фізик В.Паулі сформулю­вав принцип, який дає змогу визначити такі комбінації квантових чисел, які відповідають реальному розподілу електронів в атомі.

Згідно з принципом Паулі, в атомі не може бути двох електронів з однаковими значеннями всіх чотирьох квантових чисел. Наприклад, два електрони, які мають однакові значення трьох квантових чисел ml, l і n, відрізняються значенням четвертого квантового числа s. Суть принципу Паулі полягає в тому, що одну орбіталь, яка харак­теризується певними значеннями n, l і ml можуть займати не більш як два електрони з антипаралельними спінами.

На основі принципу Паулі можна визначити максимально мож­ливе число електронів на кожному енергетичному рівні і підрівні.

Наприклад, на першому енергетичному рівні при значенні голов­ного квантового числа n = 1 орбітальне квантове число l = 0 і маг­нітне квантове число ml = 0. Отже, на першому енергетичному рівні на s-підрівні можуть перебувати лише два електрони, які відрізня­ються значеннями спінового квантового числа, а саме:

n = 1, l = 0, ml = 0, s = +1/2,

n = 1, l = 0, ml = 0, s = –1/2,

На другому енергетичному рівні на s-підрівні перебувають два елек­трони, на р-підрівні – шість, а всього на другому енергетичному рівні може перебувати вісім електронів. Легко обчислити, що на третьому енергетичному рівні можуть перебувати вісімнадцять електронів, а на четвертому – тридцять два. Число можливих енергетичних станів електронів на певному рівні визначається квадратом головного квантового числа n2, а максимальне число електронів на ньому дорівнює 2n2 (табл.1).

Розподіл електронів на енергетичних рівнях і підрівнях запи­сується так: великою арабською цифрою позначається номер енергетичного рівня, маленькими латинськими буквами – підрівні, а число електронів на підрівні –маленькою арабською цифрою у верхньому правому індексі. Наприклад, розподіл електронів на третьому енергетичному рівні можна записати: Зs2Зр6Зd10.

Таблиця 1. Максимальне число електронів на енергетичних підрівнях і рівнях