Строение электронной оболочки атома

В 25 - 30 годах XX века была создана квантовая теория строения атома, которая изучает и объясняет взаимодействие и движение микрочастиц: атомов, молекул, атомных ядер и элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов и др.). Экспериментально установлено, что электрон имеет двойственную природу:он обладает одновременно свойствами частицы и свойствами волны.

Электроны в атоме характеризуются разной энергией, находятся на разном расстоянии от ядра и образуют разные энергетические уровни. Электроны, которые находятся на одинаковом расстоянии от ядра, образуют один энергетический уровень.

Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона (более 95%), называется орбиталью.

Состояние электрона в атоме описывают четырьмя квантовыми числами.

1. Главное квантовое число п обозначает номер уровня и характеризует величину энергии электрона данного уровня; n может принимать значения1, 2,3, 4, 5, 6,7 (только целые числа).

Электроны с п =1 образуют ближайший к ядруатома электронный слой (энергетический уровень). (Электроны, движущиеся по орбиталям близкого размера с близким значением энергии образуют энергетические уровни). Электроны с п = 2 образуют второй от ядра атома электронный слой и т. д.

Электронные слои обозначаются большими буквами латинского алфавита К, L, М, N. О, Р, Q и т. д.

Значение n
Обозначение электронного слоя	K	L	M	N	O	P	Q

2. Орбитальное (побочное) квантовое число l характеризует форму электронной орбитали (энергетические подуровни); при данном значении n l может принимать значения целых чисел от 0 до n - 1. Орбитали с различным значением l обозначаются буквами s, p, d, f.

Значение l
Обозначение орбиталей	s	p	d	f

Энергия электрона в атоме зависитне только от значения главного квантового числа п, но и от значения орбитального квантового числа l. Электроныc одинаковымизначениямип, но разнымизначениями l отличаются запасомэнергии.

Число энергетических подуровней каждого электронного слоя равно номеру слоя, т. е. значению главного квантового числа. Так, первому энергетическому уровню (п = 1) соответствует один подуровень s; второму энергетическому уровню (п = 2) соответствуют два подуровня s и р; третьему энергетическому уровню (n = 3) соответствуют три подуровня s, p и d; четвертому энергетическому уровню (n = 4)соответствуютчетыреподуровняs, p, d и f.

3. Магнитное квантовое число m_l определяет ориентацию орбиталей в пространстве и может принимать значения целых чисел от –l до +l, в том числе значение 0.

Так, при l = 0 m_l = 0. Это значит, что s -орбиталь имеет одинаковую ориентацию относительно трех осей координат (рис.3а ). При l = 1 m_l может принимать три значения: -1; 0;. +1. Это значит, что могут быть три р - орбитали (р_x, p_y, p_z) с ориентацией по координатным осям х, у, z (рис. 3б ). При l = 2 m_l может принимать пять значений: -2; -1; 0; +1; +2, следовательно в атоме пять d -орбиталей (рис. 3в ). Таким образом, магнитное квантовое число определяет число орбиталей на подуровне (табл. 5).

4. Четвертое квантовое число m_s – спин – может иметь только два значения + 1/2 и – 1/ 2.

Таблица 5. Определение числа орбиталей на подуровне.

Квантовое число	Слой
	K	L	M	N
n
l
ml			-1 +1		-1 +1	-2 -1 +1 +2		-1 +1	-2 -1 +1 +2	-3 -2 -1 +1 +2 +3
Число орбиталей
Обозначение орбиталей	1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f

Согласно принципу Паули:

Дата добавления: 2014-01-07