Квантово механическая модель атома водорода и многоэлектронных атомов. Порядок заполнения электронов по уровням и подуровням. Правила Гунда и Клечковского. Запрет Паули

Квантово механическая модель атома. Волновая функция. Квантовые числа, их значения и интерпретация. Условная запись строения атома.

Квантовая механика описывает движение электронов в атоме при помощи волновой функции пси(Ψ). Физический смысл пси не имеет, а Ψ^2 это плотность вероятности нахождения электрона в данной точке пространства. Функция пси является решением уравнения Шрейдингера:

Уравнение Шрейдингера постулат. Ни одно из следствий этого уравнения не противоречит экспериментальным данным. Это уравнение точно решатся только для системы электрон ядро и имеет примерное решение для более сложных систем. Для таких систем учитывается взаимодействие электронов между сбой.

Гланое квантовое число: n характеризует энергию электрона и размер электронного облака. n принимает значения рада натуральных чисел.

Магнитное квантовое число: определяет ориентацию электронного в пространстве и принимает значение –ℓ …0…+ ℓ

ℓ =0; s состоянию отвечает 1 орбиталь

ℓ =1; p состоянию отвечает 3 орбиталь

ℓ =2; d состоянию отвечает 5 орбиталь

ℓ =3; f состоянию отвечает 14 орбиталь

Спиновое квантовое число: отражает наличие у электрона собственного момента движения.

На каждом электронном уровне может быть одна S орбиталь,3 P орбитали, 5 d и 7 f орбиталей.

Условная запись строения атома: 30Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2

Квантово механическую модель атома водорода описывает уравнение Шрейдингера:

Уравнение Шрейдингера постулат. Ни одно из следствий этого уравнения не противоречит экспериментальным данным. Это уравнение точно решатся только для системы электрон ядро (атом водорода H 1s1). И имеет примерное решение для более сложных систем. Для таких систем учитывается взаимодействие электронов между собой, т.к. внешние электроны притягиваются к ядру, но при этом отталкиваются другими электронами. Таким образом внешние электроны как бы экранизируют ядро, делая его заряд экранизированным. Экранировка внутренних электронов сильно сказывается на d уровне, в меньшей степени на p и практически не сказывается на S уровне.

Существует 3 правила, позволяющие записать электроны по уровням и подуровням:

Правило Клечковского: Последовательность размещения электронов по атомным орбиталям в невозбужденном состоянии атома должна отвечать наибольшей связи их с ядром, то есть электрон должен обладать минимальной энергией.

1)т.к энергия электрона определяется значениями n и l, то сначала заполняется те подуровни и уровни, для которых сумма n+l минимальна.

4s=(n+l) = 4+0=4

3d=(n+l)=3+2=5 следовательно сперва будет заполняться s орбиталь.

2)Если для 2-х орбиталей значение n+l равны, то сначала заполняется орбиталь с меньшим n.

Правило Гунда: В пределах подуровня электроны заполняют максимальное число орбиталей. т.е. суммарный спин максимален.

Запрет Паули: В атоме или молекуле не может быть 2-х электронов с одинаковыми значениями всех 4-х квантовых чисел, то есть хотя бы спиновое квантовое число должно отличаться(спин он как бы показывает в какую сторону движется электрон по орбитали ↑ или ↓).

Дата добавления: 2015-04-24