жним чином сімметрізованое твір одноелектронних хвильових функцій. При обчисленні хвильової функції кожного електрона поле всіх інших електронів враховується як зовнішній потенціал, залежний у свою чергу від хвильових функцій цих інших електронів.
У результаті застосування методу самоузгодженого поля виходить складна система нелінійних інтегродиференціальних рівнянь, яка все ще складна для рішення. Однак рівняння самоузгодженого поля мають обертальну симетрію вихідної задачі (тобто вони сферично симетричні). Це дозволяє повністю класифікувати одноелектронні хвильові функції, з яких складається повна хвильова функція атома.
Для початку, як в будь-якому центрально симетричному потенціалі, хвильову функцію в самоузгодженому полі можна охарактеризувати квантовим числом повного кутового моменту l і ​​квантовим числом проекції кутового моменту на яку-небудь вісь m. Хвильові функції з різними значеннями m відповідають одному й тому ж рівню енергії, тобто виродилися. Також одному рівню енергії відповідають стану з різної проекцією спина електрона на яку вісь. Всього для даного рівня енергії 2 (2l + 1) хвильових функцій. Далі, при даному значенні кутового моменту можна перенумерувати рівні енергії. За аналогією з атомом водню прийнято нумерувати рівні енергії для даного l починаючи з n = l + 1. Повний перелік квантових чисел одноелектронних хвильових функцій з яких можна скласти хвильову функцію атома і називається електронною конфігурацією. Оскільки всі вироджено по квантовому числу m і по спину, достатньо лише вказувати повне кількість електронів, що знаходяться в стані з даними n, l.
В
Розшифровка електронної конфігурації
За історичних причин у формулі електронної конфігурації квантове число l записується латинською літерою. Стан з l = 0 позначається буквою s, l = 1 - p, l = 2 - d, l = 3 - f, l = 4 - g і далі за алфавітом. Зліва від числа l пишуть число n, а зверху від числа l - число електронів в змозі з даними n, l. Наприклад 2s2 відповідає двом електронам в змозі з n = 2, l = 0. Через практичної зручності (див. правило Клечковского) повною формулою електронної конфігурації терми пишуть у порядку зростання квантового числа n, а потім квантового числа l, наприклад 1s22s22p63s23p2. Оскільки така запис кілька надлишкова, іноді формулу скорочують до 1s22s2p63s2p2, тобто опускають число n там, де його можна вгадати з правила впорядкування термів.
Періодичний закон і будова атома
Всі займалися питаннями будови атома в будь-яких своїх дослідженнях виходять з інструментів, які надані їм періодичним законом, відкритим хіміком Д. І. Менделєєвим; тільки в своєму розумінні цього закону фізики і математики користуються для тлумачення залежностей, показаних їм, своїм В«язикомВ» (Правда, відомий досить іронічний афоризм Дж. У. Гіббса на цей рахунок [1]), але, в той же час, ізольовано від вивчають речовина хіміків, при всьому досконало, переваги та універсальності своїх апаратів ні фізики ні математики, звичайно, будувати свої дослідження не можуть.
Взаємодія представників цих дисциплін спостерігається і в подальшому розвитку теми. Відкриття вторинної періодичності Є. В. Бірона (1915), дало ще один аспект у розумінні питань, пов'язаних із закономірностями будови електронних оболонок. C. А. Щукарев, учень Є. В. Бірона і М. С. Вревському, одним з перших ще в початку 1920-х років висловив думку про те, що В«періодичність є властивість, закладене в самому ядрі В».
При тому, що повної ясності в розумінні причин вторинної періодичності немає до цих пір, існує погляд на цю проблему, що припускає те, що однією з найважливіших причин цього феномена є відкрита С. А. Щукарьова кайносімметрія - перший прояв орбіталей нової симетрії (др.-греч. кбйньт - Новий і др.-греч. ухммефсЯб - симетрія; В«кайносімметріяВ», тобто В«нова симетрія В»). Кайносімметрікі - водень і гелій, у яких спостерігається орбіталь s, - елементи від бору до неону (орбіталь - р), - елементи першого перехідного ряду від скандію до цинку (орбіталь - d), а також - лантаноїди (термін запропонований С. А. Щукарьова, як і актиноїди) (орбіталь - f). Як відомо, елементи, які є кайносімметрікамі, у багатьох відношеннях мають фізико-хімічні властивості, відмінні від властивостей інших елементів, що належать до тієї ж самої підгрупі.
Ядерна фізика дала можливість зняти протиріччя, пов'язане з В«забороноюВ» Людвіга Прандтля [2] .. У 1920-ті ж роки С. А. Щукарев сформулював правило ізобарно статистики, яка свідчить, що в природі не може бути двох стабільних ізотопів з однаковими масовим числом і зарядом атомного ядра, що відрізняються на одиницю - один з них обов'язково радіоактивний. Закінчену форму ця закономірність набула в 1934 році завдяки австрійському фізику І. Маттауху, і отримала ім'я правила заборони Маттауха-Щукарева. [3] [4]
