L Вероятность обнаружения электрона определяется квадратом волновой функцией - y2

L Область наиболее вероятного пребывания электрона в атоме называют атомной орбиталью - АО

L Положение электрона характеризуется вероятностью пребывания частицы в конкретной области пространства

Положение и скорость движения электрона в атоме можно найти лишь с определенной долей точности

Это проявляется в том, что чем точнее определяются координаты частицы, тем неопределеннее ее импульс (или связанная с ним скорость), и наоборот. Поэтому для опи­сания движения микрочастиц используется вероятност­ный подход, т. е. определяется не их точное положение, а вероятность нахождения в той или иной области около­ядерного пространства.

l Состояние электрона в атоме описывается с помощью квантовомеханической модели — электронного облака, плот­ность соответствующих участков которого пропорциональ­на вероятности нахождения там электрона.

Волновая функция Ψ есть амплитуда трехмерной элек­тронной волны, т. е. является амплитудой вероятности присутствия данного электрона в данной области про­странства

Расчет волновой функции Ψ, т. е. полное описание со­стояния электронного облака, в квантовой физике осуще­ствляется с помощью уравнения Шредингера

Решение этого уравнения, т. е. математическое описа­ние орбитали, возможно лишь при вполне определенных, дискретных значениях характеристик, получивших назва­ние квантовых чисел.

Главное квантовое число п определяет основной запас энергии электрона, иными словами, степень его удаления от ядра, или размер электронного облака (орбитали). Оно может принимать целочисленные значения от 1 до оо.

Состояние электрона, характеризующееся определен­ным значением п, называется энергетическим уровнем электрона в атоме. Электроны, имеющие одинаковые зна­чения п, образуют электронные слои (электронные обо­лочки), обозначаемые цифрами 1, 2, 3, 4, 5... или соответ­ствующими буквами К, L, М, N, О....

Наименьшее значение энергии Е соответствует п= 1. Остальным квантовым состояниям отвечают более высо­кие значения энергий, и электроны, находящиеся на этих энергетических уровнях, менее прочно связаны с ядром.

Орбитальное (побочное или азимутальное) квантовое число I определяет орбитальный момент количества движения электрона и характеризует форму электронного облака. Оно принимает все целочисленные значения от 0 до (п—1). Каждому п соответствует опре­деленное число значений орбитального квантового числа, т. е. энергетический уровень представляет собой совокуп­ность энергетических подуровней, несколько различаю­щихся по энергиям. Число подуровней, на которые рас­щепляется энергетический уровень, равно номеру уровня(т. е. численному значению п). Эти подуровни имеют сле­дующие буквенные обозначения:

Орбитальное квантовое число 0 12 3 4 Подуровень s р d f g

Таким образом, энергетический подуровень — это со­стояние электрона в атоме, характеризующееся опреде­ленным набором квантовых чисел п и l. Такое состояние электрона, соответствующее определенным значениям п и I (т.е. тип орбитали), записывается в виде сочетания цифрового обозначения п и буквенного I, например Ар («=4; / = 1); 5d (я=5; 1=2).

Магнитное квантовое число mi определяет значение проекции орбитального момента количества движения электрона М на произвольно выделенную ось

, т. е. характеризует пространственную ориентацию электронного облака. Оно принимает все целочислен­ные значения от —L до + L, например, при 1=0 mi — 0; 1=1 mi——1; 0; +1; 1=2 m_t=—2; —1; 0; +1; +2.

В общем виде любому значению I соответствует (21 +1) значений магнитного квантового числа, т.е. (21+ 1) воз­можных расположений электронного облака данного типа в пространстве. Следовательно, можно говорить, что чис­ло значений mi указывает на число орбиталей с данным значением I. s-Состоянию соответствует одна орбиталь, р-состоянию — три, d-состоянию — пять, f-состоянию — семь и т. д. Все орбитали, соответствующие какому-либо состоянию, имеют одинаковую энергию и называются вы­рожденными.

Общее число орбиталей, из которых состоит любой энергетический уровень, равно п², а число орбиталей, со­ставляющих подуровень,— (2L+1).

Состояние электрона в атоме, характеризующееся определен­ными значениями квантовых чисел п, L и mi, т. е. определенными размерами, формой и ориентацией в пространстве электронного облака, называется атомной электронной орбиталью.

Спиновое квантовое число т., характеризует собствен­ный механический момент электрона, связанный с враще­нием его вокруг своей оси. Оно может иметь только два значения — +1/2 или —1/2.

Распределение электронов в атомах элементов определяется основными положениями: принципом Паули, принципом наименьшей энергии, правилом Гунда и правилом Клечковского.

Дата добавления: 2013-12-13