Квантові числа

Наслідком хвильових властивостей електрона є квантованість його енергетичних станів. Можливі енергетичні стани електрона в атомі визначаються величиною головного квантового числа , яке може приймати значення цілих чисел 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7... . Із збільшенням енергія електрона зростає.

Стан електрона, який характеризується певним значенням головного квантового числа, називають енергетичним рівнем електрона в атомі.

Головне квантове число визначає розмір електронної хмари.

Для енергетичних рівнів в атомі прийняті такі позначення:

Головне квантове число
Позначення енергетичних рівнів	K	L	M	N	O	P	Q

Не тільки розмір, але й форма електронної хмари в атомі не може бути довільною. Вона визначається орбітальним квантовим числом , яке може приймати значення цілих чисел від 0 до ().

Якщо

Стан електрона, який характеризується певним значенням , називають енергетичним підрівнем електрона в атомі. Підрівні мають такі позначення:

Орбітальне квантове число
Позначення енергетичних підрівнів	s	p	d	f

Число підрівнів дорівнює номеру енергетичного рівня, але не може бути більше чотирьох.

Електронна хмара - стану має сферичну форму, у - електро-нів хмара має форму гантелі, у - електронів форма електронної хмари більш складна – розетка з чотирма пелюстками (рис. 2, 3, 4).

Орієнтація електронної хмари в електричному полі не може бути довільною. Вона визначається значенням третього квантового числа – магнітного m_e.

Магнітне квантове число може приймати значення чисел в межах від -l до +l. Отже, число можливих значень магнітного квантового числа дорівнює 2l+l. Якщо l =0, магнітне квантове число має тільки одне значення: m_e =0 (рис. 2).

Рис. 2. Електронна s -хмара (l =0)
2 - орбіталь 2 - орбіталь 2 - орбіталь
Рис. 3. Електронні p -хмари (l =1)

При значенні орбітального квантового числа одиниці (l =1) магнітне квантове число має три значення: m_e = -1, m_e = 0, m_e = 1. Три значення магнітного квантового числа характеризують три стани p -електронів, що відповідає орієнтації p -хмар в просторі по осях координат x, y, z (рис. 3).

При значенні орбітального квантового числа двом (l =2)магнітне квантове число має п’ять значень: m_e = -2, m_e = -1, m_e = 0, m_e = 1, m_e = 2. П’ять значень m_e відповідають п’яти просторовим положенням d -електронних хмар (рис. 4).

Орбітальному квантовому числу, що дорівнює трьом (l=3), відповідає сім значень магнітного квантового числа і сім просторових положень f -хмар.

Отже, магнітне квантове число характеризує число енергетичних станів електрона на підрівні.

Стан електрона в атомі, який характеризується певними значеннями квантових чисел n, l і m_e, тобто визначеним розміром, формою і орієнтацією в електромагнітному полі електронної хмари, називають атомною електронною орбіталлю.

Отже, орбіталь характеризує і енергію, і форму просторового розподілення електронної хмари.

Рис. 4. Електронні d -хмари

Електрон характеризується ще однією квантовою величиною, яка визначає власний його стан – власний момент імпульсу, який характеризує обертання електрона навколо своєї осі. Ця величина одержала назву спінового квантового числа і позначається . Спінове квантове число може мати тільки два значення і . Чотири квантових числа n, l, m_e та m_S повністю визначають енерге-тичний стан електрона в атомі.

Дата добавления: 2015-05-24