Вопрос 12.
Квантовые числа, их физический смысл. Связь квантовых чисел с размерами, формой и ориентацией в пространстве АО. Форма s-, p-, d-орбиталей.
Как следует из решения уравнения Шредингера для атома водорода, квантовое состояние электрона в этом атоме (можно сказать и квантовое состояние атома) полностью определяется заданием трех квантовых чисел.
-
Главное квантовое число. Это квантовое число принимает значения
и определяет полную энергию электрона в любом квантовом состоянии
С увеличением n энергия электрона возрастает, достигая в пределе нулевого значения. Состояние электрона, характеризующееся определенным значением главного квантового числа, принято называть энергетическим уровнем электрона в атоме. Чем меньше значение n, тем больше он связан, т.е. испытывает притяжение к ядру, находится в устойчивом состоянии связи с ядром.
-
Главное квантовое число также определяет размеры электронного облака. Орбитальное (побочное, азимутальное) квантовое число.
Орбитальное квантовое число определяет форму электронного облака. Может принимать следующие значения:
Состояния с различными l характеризуют форму электронных облаков в атоме.
Состояние электрона, характеризующимися различными значениями l, принято называть энергетическими подуровнями электрона в атоме.
-
Магнитное квантовое число.
Магнитное квантовое число определяет ориентации электронного облака в пространстве.
Вдоль оси z направлено внешнее магнитное поле
Квантовые числа n, l и ml не полностью характеризуют состояние электрона в атоме. Экспериментально установленно, что электрон имеет еще одно свойство – спин. Упрощенно спин можно представить как вращение электрона вокруг собственной оси. Спиновое квантовое число ms имеет только два значения ms = ±1/2,
Форма s-,p- и d- орбиталей:
Вопрос 13.
Многоэлектронные атомы. Понятие об электронном уровне и подуровне. Максимальное число электронов на уровнях и подуровнях. Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней в многоэлектронных атомах. Принцип Паули. Правило Хунда. Правило Клечковского.
Состояние электрона, характеризующееся определенным значением главного квантового числа (значением энергии электрона), принято называть энергетическим уровнем электрона в атоме.
Состояние электрона, характеризующимися различными значениями l, принято называть энергетическими подуровнями электрона в атоме.
1. Правило Клечковского. Атом стремится к минимальному значению суммы главного и побочного квантовых чисел (n + ℓ →0); если для разных состояний такая сумма одинакова, то сначала заполняется состояние с меньшим значением n.
2. Принцип Паули. В атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех четырёх квантовых чисел. На каждой орбитали может находиться не более двух электронов: у них одинаковы все квантовые числа, кроме ms.
3. Правило Хунда. Электроны располагаются на одинаковых орбиталях так, чтобы их суммарное спиновое число было максимальным