Орбітальне (побічне, азимутальне) квантове число

Головне квантове число

Згідно з квантово-механічною моделлю, електрон у атомі може знаходитися лише у певних квантових станах, тобто може мати лише певні значення енергії. Стан атома з найменшою енергією називають нормальним або основним. Стан із більш високим, ніж основний, рівнем енергії — збудженим.

У нормальному стані атом може існувати нескінченний час, у збудженому — лише 10^-8 — 10^-10 с. Збудження атома відбувається при нагріванні, освітленні, при дії електророзряду.

Головне квантове число позначають п, воно визначає енергію електрона в атомі, енергію зв'язку електрона з ядром і, як наслідок, енергію атома та розміри електронної хмари. Згідно з квантово-механічними розрахунками, відстань від ядра до сфери, яка відповідає найбільшій імовірності знаходження електрона в атомі водню, дорівнює 0,053 нм при n = 1; 0,212 нм при n = 2; та 0,477 нм при n = 3.

Для атомів елементів періодичної системи, які знаходяться у нормальному стані, головне квантове число набирає значення від 1 до 7, при збудженні воно змінюється від 1 до ∞.

Сукупність електронів атома, стан яких характеризують однаковим значенням головного квантового числа, утворює електронний шар або енергетичний рівень.

При зображенні електронних формул атомів головне квантове число позначають відповідною арабською цифрою — 1, 2. З і т. д. Заповнені енергетичні рівні позначають великими літерами латинського алфавіту:

Номер енергетичного рівня
Позначення рівня	К	L	М	N	О	Р	Q

Воно характеризує форму атомної орбіталі (форму електронної хмари), у багатоелектронних атомах орбітальне квантове число визначає енергію електрона на енергетичному підрівні. Значення побічного квантового числа l обмежене значенням головного квантового числа n, приймає значення від 0 до n — 1, усього n значень. Так, якщо n = 5, то l дорівнює 0, 1, 2, 3, 4, тобто має п'ять значень.

Якщо орбітальне квантове число l = 0, то орбіталь називають s-орбіталлю, вона має сферичну симетрію. Для l = 1 характерні р-орбіталі, які мають форму гантелі, d- та f-орбіталі мають більш складну форму (рис. 2).

Сукупність електронів даного атома, стан яких характеризують однаковими значеннями головного та орбітального квантових чисел, утворює енергетичний підрівень. Для конкретного значення головного квантового числа, число значень орбітального квантового числа вказує на кількість енергетичних підрівнів. Наприклад, якщо n = 2, l = 0, 1. Це свідчить, що на другому енергетичному рівні знаходяться два підрівні. Максимальне число підрівнів завжди дорівнює номеру енергетичного рівня. Енергетичні підрівні позначають також літерами латинського алфавіту:

Числові значення орбітального квантового числа, l
Літерні позначення	s	p	d	f	q

При написанні електронних формул атомів, орбітальне квантове число позначають відповідними латинськими літерами.

В одноелектронних атомних системах Н, Не⁺, Н²⁺ енергетичний стан електрона залежить лише від значення головного квантового числа, оскільки s — атомна орбіталь сферично симетрична і не містить інших електронів.

Для багатоелектронних атомів енергія електронів залежить як від головного, так і від орбітального квантового числа. Залежність енергії електрона від значення орбітального квантового числа набагато менша, ніж від значення головного. Для конкретного електронного шару енергія електрона зростає із збільшенням орбітального квантового числа. Наприклад, Еs < Еp < Еd.

Дата добавления: 2015-05-24