Енергетичні схеми. Правило Гунда

Електронні формули. Квантові комірки.

Розподіл електронів в атомах по енергетичних рівнях і підрівнях зображують у вигляді електронних формул. Наприклад, електронна формула атома Нітрогену може бути записана так: ₇ N 1 s ²2 s ²2 p ³.

Арабська цифра позначає енергетичний рівень, який відповідає значенню головного квантового числа; за кожною цифрою буква позначає енергетичний підрівень, що відповідає значенню орбітального квантового числа. Верхній індекс біля букви показує число електронів на підрівні.

Отже, у Нітрогену на першому енергетичному рівні (n =1) на підрівні s (l =0) міститься 2 електрони (1 s ²), на другому енерге-тичному рівні (n =2) на s підрівні (l =0) знаходиться два електрони (2 s ²), а на p -підрівні другого рівня (n =2, l =1) розміщено три електрони (2 p ³). Для більш компактного написання електронної формули ту частину її, яка відповідає забудованим рівням благород-ного газу, позначають його символом, а потім пишуть решту електронів. Наприклад:

₇ N – [ He ] 2 s ²2 p ³, ₁₁ Na – [ Ne ] 3 s ¹, ₁₇ Cl – [ Ne ] 3 s ²3 p ⁵.

Структуру електронних оболонок атомів часто зображують за допомогою квантових (енергетичних) комірок, які є графічним зображенням атомних електронних орбіталей, або енергетичних схем. Кожна енергетична комірка позначається квадратиком, а електрон в комірці – стрілкою.

При складанні енергетичних схем користуються такими позначеннями: риска – орбіталь, стрілка – електрон, напрямок стрілки в обох варіантах – орієнтація спіна електрона.

Відповідно до принципу Паулі на кожній орбіталі може бути один електрон ↑ або два електрони з антипаралельними спінами ↑↓.

Найбільш стійкий стан електрона в атомі відповідає мінімальному значенню його енергії. Будь-який інший стан є збудженим, з нього електрон самовільно переходить в стан з більш низькою енергією.

Згідно з правилом Гунда стійкому стану атома відповідає такий розподіл електронів на енергетичному підрівні, при якому абсолютне значення сумарного спіну атома є максимальним.

Так, наприклад, електронну будову валентного енергетичного рівня атома Нітрогену можна зобразити однією з трьох схем, складених за двома способами:

Відповідно до правила Гунда реалізується варіант (а).

Дата добавления: 2015-05-24