Atom elektron qavatlaridagi elektronlarning holatini to'liq tavsiflash uchun kvant sonlari (n, l, m_l m_s) tushunchalari mavjudligi aniqlangan.

Bosh kvant son

Birinchi kvant soni —bosh kvant soni bo'lib, n — harfi bilan belgilanadi. Bosh kvant son har bir elektron qavatdagi elektronning energiyasini belgilaydi va uning yadrodan qanday masofada joylashganini ko'rsatadi. Uning qiymatlarir = 1,2,3...∞ bo'lishi mumkin. n-ning qiymati ortib borishi bilan unga mos keluvchi qavatlarning energiyasi ortib boradi: E₁ < E₂ < E₃ < E₃< ...E_n.

Davriy jadvaldan-element joylashgan davming raqamiga mos keladi va atomdagi elektron qavatlar sonini bildiradi. Masalan: III davr elementlari uchun n=3 bo'lib, ularning atomlarida 3 ta elektron qavat bor. Atomdagi har bir elektron qavatraqamigamos keluvchi harfiy belgilar ham mavjud: n=1 (K-qavat), n=2 (L-qavat), n=3 (M-qavat), n=4 (N-qavat) va hokazo. Atom elektron qavatlari tuzilishini o'rganish, ularning qavatcha (orbitallar)dan iborat bo'lishini ko'rsatdi. Har bir qavatdagi orbitallar soni turlicha bo'lib, N_elektron = 2n² Plank formulasi bo'yicha hisoblanadi.

n = 1 qavatda N_el = 2*1² = 2 ta
n = 2 qavatda N_al = 2* 2² = 8 ta
n = 3 qavatda N_el = 2*3² = 18 ta … bo'ladi.
N_orb= n² Shunga ko'ra I qavatda 1 ta, II qavatda 4 ta orbital va hokazo bo'lishi mumkin.

Kvant sonlari va elektron orbitallari

Orbital kvant soni (l)

Yuqorida aytilganidek, har bir elektron qavat bir yoki bir necha elektron orbital (qavatcha)lardan iborat bo‘ladi. Bu elektron orbitallarda elektronlar yadro atrofida qanday ko'rinishda harakatlanishi, ya’ni orbitallarning fazoviy (tashqi) ko'rinishini aniqlab berish uchun elektronning orbital kvant soni qabul qilingan va l (el)—harfi bilan belgilanadi. Orbital kvant sonining qiymati bosh kvant soni qiymatiga bog'liq bo'lib, n ning biror qiymati uchun l=0 dan n-1 gacha bo'ladi:

n	1	2	3	4	...n
l	0	0; 1	0; 1; 2	0; 1; 2; 3	. ...n-1

I ning har bir qiymatiga aniq ko'rinishdagi elektron orbitallari mos keladi, ular lotincha s, p, d, f … kabi harflar bilan belgilanadi:

l	0	1	2	3
Orbital belgisi	s	P	d	f

Har bir orbitalga mos keluvchi fazoviy ko'rinish (shakl) rasmda keltirilgan. s-orbital sharsimon, p-orbitallar “gantelsimon” ko'rinishga ega. Harbir elektron orbital ma’lum sondagi elektronlami o'zida sig'dira oladi. Bu elektronlar soni har bir orbital uchun l ning qiymatiga bog'liq bo'lib, 2(2l + 1) formulabilan hisoblanadi:

s-orbitalda l = 0 bo'lib, eng kо‘pi bilan 2(2 *0 + 1) = 2 ta ;
p-orbitalda l = 1 bo'lib, 2(2 *1 + 1) = 6 ta (r¹⁺⁶)
d-orbitalda l = 2 bo'lib, 2(2 *2 + 1) = 10 ta (d¹⁺¹⁰)
f-orbitalda l=3 bo'lib, 2(2 *3 + 1) = 14 ta (f¹⁺¹⁴) elektron joylash

Bu hisoblashlar asosida har bir elektron qavatdagi elektron yachey­kalar soni va turlarini aniqlab ko'raylik:

I qavatda n = 1, l = 0, m_l= 0 bo'lib, unda 1² = 1 s-yacheyka bo'ladi, 1s I holida belgilanadi.
II qavatda n = 2; l = 0; m_l= 0. 1 ta s-yacheyka l=1; m_l = -1; 0;+l, 3ta p-yacheyka, jami 2² = 4 ta yacheyka bo'ladi: 2s I va 2p III ko'rinishida belgilanadi.
Ill qavatda hammasi bo'lib 3²= 9 ta yacheyka, ulardan l = 0 uchun 1 tasi s-, l = 1 uchun 3 tasi p- va l = 2 uchun 5 tasi d- yacheykalardir.
Bu yacheykalar energiyalari jihatdan farq qiladi: E_s <E_p < E_d < E_f.

Shuningdek, turli qavatdagi bir xil orbitallar yacheykalari ham energiyalari bilan ajralib turadilar: E_1s<E_2s<E_3s<E_4s yoki E2r<E3r<E4r<E5r va hokazo. Shu sababli atomlarning elektron

adi. s-orbitaldagi elektronlar s-elektron, p-orbitaldagi elektronlar p-elektronlar deyiladi va mos ravishda d- hamda f elektronlar ham bo'ladi.

Magnit kvantsoni (m_l)

Bu kvant soni m_l—harfi bilan belgilanib, elektron orbital (bulutlari) ning magnit maydoni ta’sirida biror aniq (fazoning X,Y, Z-o‘qlar) yo'nalishiga nisbatan egallagan holati (proyeksiyalar) sonini ko'rsatadi. Boshqacha aytganda, elektron bulutlari (orbitallari) fazoda X, Y, Z o'qlari bo‘уlab qanday joylashganini ko'rsatadi. Magnit kvantsoni 1 kvan tsonining (-l dan +l) gacha qiymatlarini qabul qiladi:

m_l = -l, 0, +l

l	0	1	2	3
ml	0	-1; 0; +1	-2, -1, 0, +1, +2	-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

Magnit kvantsoni har elektron qavatva bir orbitalga to‘g‘ri keluvchi energiya holati — energetik yacheykalar sonini bildiradi. Har bir elektron qavatdagi energetik yacheykalar soni N_yacheyka = n² (orbitallar soni kabi) bo'ladi. Har bir orbitaldagi yacheykalar soni (2l + 1) ta bo'ladi. Masalan, s-orbital uchun l=0, unga to'g'ri keluvchi yacheyka soni (2*0 + 1) = 1 ta, p-orbitalda (l = 1, (2 — -1 + 1) = 3 ta, d-orbitalda l = 2, (2*2 + 1) = 5 ta, f-orbitalda l =3, (2*3 +1) = 7 ta energetik yacheyka bo'ladi.

Bu hisoblashlar asosida har bir elektron qavatdagi elektron yacheykalar soni va turlarini aniqlab ko'raylik:

I qavatda n = 1, l = 0, m_l(= 0 bo'lib, unda 1² = 1 s-yacheyka bo'ladi, 1s { holida belgilanadi.

II qavatda n = 2; l = 0; m_l = 0. 1 ta s-yacheyka l=1; m_l = -1;0;+1, 3ta p-yacheyka, jami 2² = 4 ta yacheyka bo'ladi: 2s { va 2p {{{ ko'rinishida belgilanadi.

Ill qavatda hammasi bo'lib 3²= 9 ta yacheyka, ulardan l = 0 uchun 1 tasi s-, l = 1 uchun 3 tasi p- va l= 2 uchun 5 tasi d yacheykalardir. Bu yacheykalar energiyalari jihatdan farq qiladi: E_s < E_p < E_d < E_f.

Shuningdek, turli qavatdagi bir xil orbitallar yacheykalari ham energiyalari bilan ajralib turadilar: E_1s < E_2s < E_3s < E_4s va hokazo.

Har bir yacheyka elektron orbitalning koordinata o‘qlari bo‘ylab joylashganligiga mos kelgani uchun koordinata o'qlari bilan ham belgilanadi. Masalan: 2p-orbital fazoda uch xil holatda x-o‘qibo'yicha (p_x); y-o‘qi bo'yicha (p_y); z-o‘qi bo'yicha (p_z) holida joylashadi. Shu boisdan 2p-orbital

yacheykalardan iborat.

Har bir yacheykada ko'pi bilan 2 ta elektronjoylasha oladi.

Spin kvant soni

Elektronyadro atrofida aylanma harakat qilayotganda o'z o'qi atrofida ham aylanadi (tepilgan futbol to'pini tasavvur qiling). Bu harakat quyidagi rasmda keltirilgan. Elektronning o'z o'qi atrofida qaysi tomonga harakatlanishini ko'rsatuvchi kattalik spin kvantsoni deyiladi, m_s-harfi bilan belgilanadi. Uning qiymati +1/2 yoki -1/2 bo'ladi. Elektron o'z o'qi atrofida soat millari yo'nalishi (a) bo'yicha harakatlansa, m_s = +1/2 bo'lib, u to'g'ri spinli ↑ elektron deyiladi. Agar soatmillari yo'nalishiga teskari yo'nalish (b) bo'ylab harakatlansa ms = -1/2 bo'lib, teskari spinli elektron ↓ deyiladi.

Ko'pchilik hollarda elektronlaming spin kvant soni qiymati berilmaydi, uning o'rniga (↑) (↓) belgilar ishlatiladi. Elektronlar energetik yacheykalarga joylashtirilganda ularning spinlari yo'nalishi ↑ (a), ↓ (b) va ↑↓(v) holida ko'rsatiladi. Shunga ko'ra elektronlar toq spinli (a,b) va juftlashgan (v) spinli bo'ladi. Toq spinli elektronlarturli yacheykalarda, juftlashgan spinli elektronlar bitta yacheykada joylashadi. Yuqoridagilami umumlashtirib shuni aytish mumkin: — atomdagi har bir elektron 4 xil kvant soni bilan tavsiflanadi; — kvant sonlari har bir elektronning atomda joylashgan о 'rni, tartibi, energiyasi, harakat shakli, holatini aniq kо‘rsatib beradigan asosiy kattaliklardir.