Строение многоэлектронных атомов. Квантовые числа

Квантово-механическая модель атома использует вероятностный подход для характеристики нахождения электрона в определенной области пространства.

Атомная орбиталь (АО) – область пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона. АО однозначно характеризуется тремя квантовыми числами (КЧ) n, l, m _l, а состояние электрона в атоме – четырьмя квантовыми числами: n, l, m _l и m _s.

Главное квантовое число n - характеризует удаленность электрона от ядра и определяет энергию и размеры атомных орбиталей (АО), принимает значения n = 1,2,3…∞, что соответствует энергетическому уровню. Чем выше значение n, тем выше энергия.

Орбитальное квантовое число l - характеризует форму атомной орбитали, принимает целочисленные значении от 0 до (n-1) и характеризует энергетический подуровень. Разная форма АО определяет разную энергию в пределах одного энергетического уровня (энергетический уровень расщеплен на подуровни). Максимальное число энергетических подуровней на n – уровне равно n (количество подуровней равно номеру уровня).

Магнитное квантовое число m _l - характеризует пространственную ориентацию атомной орбитали во внешнем магнитном или электрическом поле, принимает целочисленные значения m _l = - l, …, 0, …, + l, на подуровне (2 l +1) значений m _l и (2 l +1) орбиталей.m _l - вектор (имеет величину и направление). Все АО одного подуровня в отсутствие внешнего поля имеют одинаковое значение энергии.

Общее число орбиталей на n-ом энергетическом уровне равно n².

Спиновое квантовое число m_s – характеризует величину и ориентацию «спина», m_s принимает только два значения: +½ (↑) и -½ (↓). Спин - собственный механический момент количества движения электрона, связанный с его вращением вокруг своей оси (спин – вектор).

↑↓

Максимально возможное число электронов на n-ом энергетическом уровне равно 2n².

На первом уровне (n=1) → один подуровень (1s) 1АО 2 ē

На втором уровне (n=2) → два подуровня (2s, 2p) 4АО 8 ē

На третьем уровне (n=3) → три подуровня (3s, 3p, 3d) 9АО 18 ē

На четвертом уровне (n=4) → четыре подуровня (4s, 4p, 4d, 4f) 16АО 32 ē

Е_s<Е_p<Е_d<Е_f для одного уровня

АО: это совокупность положений электрона в атоме с определенными n, l, m _l (т.е. энергией, размерами, формой и ориентацией в пространстве), условно АО обозначают □

Одна s орбиталь □ l = 0 m _l = 0

(сфера)

Три p орбитали □□□ l = 1 m _l = -1,0,+1

(гантели)

Пять d орбиталей □□□□□ l = 2 m _l = -2,-1,0,+1,+2

(4-хлепестковые розы)

Семь f орбиталей □□□□□□□ l = 3 m _l = -3,-2,-1,0,+1,+2,+3

(сложная форма)

S - орбиталь	Три p – орбитали

Пять d – орбиталей

Дата добавления: 2014-11-18