Elektron buluti

Elektron buluti

Elektron buluti — ehtimollik zichligining taqsimlanishi orqali elektronning koordinatalar bo‘yicha, odatda atom yoki molekula ichida qayerda joylashishi mumkinligini ko‘rsatadigan ko‘rgazmali modeldir. Bulutning shakli elektron energiyasi va kvant holatiga qarab o‘zgarishi mumkin.

Bu tushuncha atmosferadagi bulut bilan o‘xshashlik asosida kiritilgan.

Elektron bulutining eng sodda misoli

Asosiy holatdagi (1s) vodorod atomida elektronning joylashish ehtimolligining radial taqsimlanishi
1s holatidagi elektron buluti: tasvir qanchalik yorqin bo‘lsa, qiymati tegishli nuqtada shunchalik katta bo‘ladi

Fizik Bor nazariyasiga ko‘ra, vodorod atomi asosiy holatda bo‘lganida elektron yadro atrofida radiusi = 0,529 Å bo‘lgan aylana orbita bo‘ylab doimiy tezlikda harakatlanadi; bu tezlik = 2,182 × 108 sm/s.

Kvant mexanikasi nuqtayi nazaridan tasvir shunga o‘xshash, biroq unda aniqlik darajasi pastroq. Elektronning ushbu atomdagi harakatini tavsiflovchi to‘lqin funksiyasi yadroga juda yaqin sohada kattaroq qiymatga ega bo‘ladi; yadrodan 1—2 Å uzoqlikda esa uning qiymati tezda nolga yaqinlashadi. To‘lqin funksiyasining kvadrati elektronning joylashish ehtimolligi taqsimotini ifodalaydi. Shunday qilib, elektronning hajmda bo‘lish ehtimolligini, esa elektronning yadrodan dan gacha bo‘lgan masofada joylashish ehtimolligini bildiradi.

Rasmda asosiy holatdagi vodorod atomida elektronning joylashish ehtimolligi radial taqsimoti tasvirlangan.

Vodorod atomidagi elektronning radial ehtimollik taqsimoti egri chizig‘idan ko‘rinadiki, elektron bilan proton orasidagi eng ehtimolli masofa Bor radiusi .

Poling ta’kidlashicha, asosiy holatdagi vodorod atomini elektron yadro atrofida o‘zgaruvchan tezlik bilan harakatlanib, odatda undan taxminan 0,5 Å masofada bo‘ladi, deb tavsiflash mumkin. «Elektron ko‘plab harakat davrlarini yakunlashga ulguradigan darajada uzoq vaqt oralig‘i qaralsa, atomni sferik simmetriyaga ega manfiy elektr zaryadi shari bilan o‘ralgan yadro sifatida tasvirlash mumkin».

Elektron yadroga qanchalik kuchli bog‘langan bo‘lsa, elektron bulutining o‘lchami shunchalik kichik va undagi zaryad taqsimoti shunchalik zich bo‘ladi.

Elektron bulutini tasvirlash usullari

Elektron buluti ko‘pincha chegaralovchi sirt shaklida tasvirlanadi. Bu sirtning barcha nuqtalarida ehtimollik zichligi bir xil bo‘ladi () va sirt ichidagi hajm taxminan 90 % ehtimollikni qamrab oladigan qilib tanlanadi (doimiy qiymat shunday tanlanadiki, ). Bu sirt murakkab shaklga ega bo‘lishi va ko‘pincha bir nechta alohida qismga ajralishi mumkin.

Bulut uch o‘lchamli (3D), o‘q bo‘yicha simmetriya mavjud bo‘lganda esa ikki o‘lchamli (2D) tasvirlar orqali ko‘rsatilishi mumkin. Bu tasvirlar, avvalo, bulutning shaklini ko‘rishga imkon beradi. Ba’zan kulrang tuslar darajasi yoki nuqtalarning zichligi yordamida bulut ichidagi ehtimollik zichligining taqsimoti ham ko‘rsatiladi.

Yuqoridagi rasmlarda atomdagi elektronning 2p0 holatiga mos bulut turli usullarda tasvirlangan. Ushbu holatning kvant sonlari , , . ning noldan farqli qiymati butun fazoda mavjud (faqat tekisligi bundan mustasno), bulutning muayyan shakli esa ehtimollik zichligining integraliga qo‘yilgan shart asosida hosil bo‘ladi.

Bu misollarda «elektron buluti» atamasi mohiyatan «atom orbitalining tasviri» iborasi bilan ma’nodosh. Biroq bu tushuncha atomdagi elektrondan boshqa tizimlarga ham taalluqli bo‘lishi mumkin. O‘z navbatida, atom orbitali faqat bulut ko‘rinishida emas, balki boshqa usullarda ham (masalan, to‘lqin funksiyasi grafigi yoki qiymatlar jadvali , shu jumladan faza hisobga olingan holda va boshqa shakllarda) tasvirlanishi mumkin.

Elektron buluti va kimyoviy bog‘lanish

2-rasm. Yakka kovalent bog‘lanish modeli

Elektronlar harakatini atom yadrolarining ancha sekin harakatidan mustaqil deb hisoblash (adiabatik yaqinlashuv) orqali kimyoviy bog‘lanish hosil bo‘lishini musbat zaryadli atom yadrolari bilan yadrolar oralig‘ida to‘plangan elektron buluti o‘rtasidagi Kulon tortishish kuchlarining ta’siri natijasi sifatida yetarlicha qat’iy tavsiflash mumkin (2-rasmga qarang).

Bu bulutning zaryadi yadrolarni bir-biriga yaqinlashtirishga intiladi (bog‘lovchi soha), yadrolar oralig‘idan tashqaridagi elektron zaryadi esa yadrolarni bir-biridan uzoqlashtirishga intiladi (bog‘lamaydigan soha). Yadrolarning o‘zaro itarilish kuchlari ham shu yo‘nalishda ta’sir qiladi. Atomlar muvozanat masofasigacha yaqinlashganda elektron zichligining bir qismi bog‘lamaydigan sohadan bog‘lovchi sohaga o‘tadi. Elektron zaryadi bu ikki sohada yadrolarni yaqinlashtiruvchi va ularni itaruvchi kuchlar tenglashadigan tarzda taqsimlanadi. Bunday muvozanat yadrolar orasidagi masofa bog‘lanish uzunligiga teng bo‘lganda yuzaga keladi.