Атты денелер.

Қ атты денелердің атомдарының арасындағ ы тартылыс жә не тербеліс кү штері олардың сыртқ ы пішінін сақ тауғ а жауапты болып табылады. Бұ л кү штер электрондар мен ядролардың ө зара ә серлесулерінен пайда болады. Атомдар арасындағ ы ә серлесу кү штерінің жеке-жеке табиғ атына тоқ талмай тұ рып, бұ л кү штердің барлығ ына ортақ жалпы сипаттамаларына тоқ талайық.

Ол ү шін атомдар арасындағ ы тартылыс (1) жә не тебіліс (2) кү штерінің потенциалдық энергиясының атомдар арақ ашық ­тығ ына байланысты қ алай ө згеретіндігін (4-сурет) қ арас­тырайық. Ө йткені потенциалдық энергия осы келтірілген кү штерді жең у ү шін жұ мсалатын кү штің жұ мысын береді. Суретте келтірілген (3) қ исық екі атомнан тұ ратын жү йенің потенциалдық энергиясының қ орытқ ы ө згерісін кө рсетеді. Атомдар арасындағ ы тартылыс (1) тебіліс (2) жә не қ орытқ ы (3) кү штің ө згерісін сызба тү рінде кө рсетуге болады. Бұ л жерде тартылыс кү шін шартты тү рде теріс деп алуғ а келісілген. Атомдар арасындағ ы тартылыс кү ші қ ысқ а аралық та ә сер ететіндіктен, ол атомдардың арақ ашық тығ ы ө згергенде тартылыс кү шіне қ арағ анда тезірек азаяды. Сондық тан атомдардың арақ ашық ­тығ ы бір шамасына жеткенде тартылыс жә не тебіліс кү штерінің шамалары тең есіп, қ орытқ ы кү штің шамасы нө лге тең болады. Мысалы, жылулық қ озғ алыстың арқ асында атомдардың арақ ашық тығ ы ү лкейетін болса, онда атомдардың арасында оларды бір-біріне жақ ындататын тартылыс кү ші пайда болады. Егер де атомдардың арақ ашық тығ ы кішірейетін болса, онда қ орытқ ы кү ш оларды бір-бірінен қ ашық татуғ а тырысады.

4-сурет

Кү штердің тепе-тең дік шартына сә йкес келетін аралық та потенциалдық энергия ең ү лкен мә ніне ие болады. Кү ш пен оның потенциалдық энергиясының арасындағ ы арақ ашық тық қ а байланысты тә уелділікті мынадай ө рнек арқ ылы кө рсетуге болады.

Сонда нү ктесінде болса, онда потенциалдық энергия ең ү лкен мә нін қ абылдайды. Бұ л потенциалдық энергияның шамасы атомдар арасындағ ы байланысты жоюғ а жұ мсалатын жұ мыстың шамасына тең болады. Сондық тан атомаралық байланыс энергиясы деп аталады. мен атомаралық кү штерді сипаттайтын шамалар бір-бірлерінен айырылатындығ ына қ арамастан, потенциалдық энергия жә не атомдардың ө зара ә серлесу кү шінің олардың арқ ашық тығ ына тә уелділігі ү шін жоғ арыда келтірілген тұ жырымдар екі атом ү шін де, оң ашаланғ ан молекула ү шін де, тіпті қ атты денедегі бірнеше кө ршілес атомдар мен қ оршалғ ан екі атом жұ птары ү шін де бірдей сипатталады.

Атомдар аралығ ындағ ы тебіліс кү ші. Алғ аш қ арағ анда атомдар арасындағ ы тебіліс кү ші ә сер­лесуші екі атомдар ядроларының арасындағ ы электростатикалық тебіліс кү ші сияқ ты болып кө рінеді. Шындығ ында ядролар ара­сындағ ы кулондық тебіліс кү ші оғ ан ө зінің аз ғ ана ү лесін қ осады. Бұ л кү штің шамасы атом нө мірі ө скен сайын азая береді. Ө йткені ядро ө рісін, атомның ішкі электрондық қ абатын­дағ ы электрондар ө рісі кө легейлейді.

Тебіліс кү шінің пайда болуын атомның сыртқ ы электрондық қ абатындағ ы электрондардың ү лесі кө п болады. Мысал ретінде екі атомнан тұ ратын жү йені қ арастырайық. Егер атомдардың арақ ашық тығ ы Бор орбитасының радиусынан кө п ү лкен болса, ондағ ы электрондар бір-бірімен ә серлеспейді. Ө йткені бір атомғ а тиісті электрондар екінші атомның электрондар орналасқ ан орбитасына тү спейді. Онда бұ л екі атомды байланысқ ан жү йе деп қ арастыруғ а болмайды. Сондық тан кө ршілес атомдардың электрондары бірдей кванттық кү йде қ алады. Олар бірдей кванттық сандармен сипатталады.

5-сурет

Егер кө ршілес екі атомның арақ ашық тығ ы Бор орбитасының радиусынан кіші болса, онда кө ршілес атомдардың электрондары бірінің ө рісінде бірі жатады. Енді олар ө здерінің алғ ашқ ы кү йлерін сақ тай алмайды. Ол Паули принципіне қ айшы келеді. Сондық тан атомдар бір-біріне жақ ындағ ан кезде электрондар ө здерінің алғ ашқ ы кү йлері мен энергияларын ө згертуге мә жбү р болады. Осындай шарт орындалғ ан кезде жеке атомның қ орытқ ы энергиясына қ арағ анда, жү йеге біріккен атомдардың энер­гиясы анағ ұ рлым жоғ ары болады. Сонда электрондардың ішкі энергиясының ө згерісі мен ядролардың кулондық ө зара ә серлесу кү шінің потенциалдық энергиясы, атомдардың ө зара тебіліс кү штерінің потенциалдық энергиясын қ ұ райды. Тебіліс кү шінің потенциалдық энергиясын есептеу ү лкен теориялық дайындық ты қ ажет ететін болғ андық тан, тә уелділікті дә режелі немесе экспоненциальды функциялар тү рінде жуық тау жү ргізіп, былай жазуғ а болады.

мұ ндағ ы: - тә жірибеден анық талатын тұ рақ ты сандар.

Инертті газдар ү шін тең болады.

Атомдар аралығ ындағ ы тартылыс кү ші. Атомдар арасындағ ы тартылыс кү ші байланыс кү ші деп аталады. Ол атомдардың сыртқ ы электрондық орбиталарын толтыратын электрондардың ө зара ә серлесу кү штерінен қ ұ ралады. Байланыс кү штерін жалпы тү рде мынадай тү рлерге:

- валенттілік,

- металдық,

- иондық,

- сутегілік,

- Ван-дер-Вальстық деп бө леді.