Zakaz Pauliego cz. II
Porównując pierwsze potencjały jonizacyjne pierwiastków ułożonych w kolejności ich liczb atomowych {rys. 38), można zauważyć od razu, że potencjały te zmieniają się wraz ze zmianą liczby atomowej w sposób okresowy, osiągając dla tzw. gazów szlachetnych, czyli helowców, maksimum, po którym następuje bezpośrednio minimum, powtórne nieznaczne maksimum i dalszy stopniowy wzrost aż do następnego helowca. Z takiego przebiegu krzywej pierwszego potencjału jonizacyjnego w zależności od liczby atomowej wynika, że układ elektronów właściwy atomom helowców odznacza się szczególną trwałością.
Hel ma ogółem dwa elektrony położone na poziomie pierwszym neon — 10 elektronów, z których 2 leżą na poziomie pierwszym, pozostałe 8 — na poziomie następnym. 18 elektronów argonu rozłożonych jest w trzech poziomach, a mianowicie 2 elektrony na pierwszym poziomie oraz po 8 elektronów na drugim i trzecim.
Pierwszy elektron u pierwiastków następujących bezpośrednio po helowcach może być odłączony od atomu z łatwością, następne zaś już znacznie trudniej. Stąd wniosek, że pierwiastki te mają na najwyższym poziomie energetycznym (na najbardziej zewnętrznej orbicie) po jednym tylko elektronie. Następne pierwiastki mają na poziomie najwyższym po dwa elektrony, luźno tylko związane z resztą atomu, jeszcze dalsze po trzy itd.
Szczegółowa analiza widm optycznych w zupełności potwierdza powyższe wnioski na temat układu elektronów na poszczególnych poziomach energetycznych w atomach. Poszczególne termy prążków widma pierwiastków wieloelektronowych, odpowiadające określonym poziomom energetycznym atomu, nie dają się przedstawić za pomocą tak prostych wyrażeń, jak dla widma wodorowego (§ 71). Według Sommerfelda poziom energetyczny atomów wieloelektronowych nie jest całkiem niezależny od tego, czy elektron znajduje się na orbicie kołowej, czy też na którejkolwiek z orbit eliptycznych, których wielka oś jest równa średnicy owego toru kołowego. Zależnie od liczby możliwych torów eliptycznych, każdy poziom energetyczny rozpada się na kilka podpo- ziomów, tym liczniejszych, im dalej od jądra leży odnośna orbita. Dla dokładnego określenia stanu energetycznego atomu nie wystarczy więc podanie liczby n, tzw. głównej liczby kwantowej, wskazującej, na którym (licząc od jądra) poziomie (na której orbicie) elektron się znajduje. Należy znać tzw. poboczną liczbą kwantową k, określającą krótszą oś elipsy w stosunku do osi dłuższej, wyznaczonej przez liczbę główną n. Przy tym k, podobnie jak n, wyraża się liczbą całkowitą: Z takiej definicji liczby k wynika, że n Ic > 0. W przypadku gdy k równa się n, orbita jest kołowa mniejszym wartościom k odpowiadają tory eliptyczne, coraz bardziej wydłużone (rys. 39).