Шпаргалки - 2002 / Квантовые числа

Квантовые числа. Введение

Состояние каждого электрона в атоме описывается с помощью четырех квантовых чисел, три из которых соответствуют возможностям движения электрона в направлениях осей координат, а четвертое - характеризует движение электрона вокруг собственной оси. Эти квантовые числа следующие:

•Главное квантовое число (п)

•Орбитальное квантовое число (/)

Магнитное квантовое число (т)

Спиновое квантовое число (s)

Главное квантовое число

Главное квантовое число (п) - характеризует энергетический уровень электрона и удаленность этого уровня от ядра, а также размер электронного облака.

Принимает ряд целочисленных значений от 1 до : и=1,2,3,...7...и т.д. до бесконечности.

В периодической системе элементов п соответствует номеру периода.

При п= I электрон обладает самым низким уровнем энергии, самым малым размером электронного облака. Для каждого атома по номеру периода его расположения в периодической системе элементов можно узнать:

- сколько энергетических уровней имеет атом,

какой энергетический уровень будет внешним.

Орбитальное квантовое число

Орбитальное квантовое число (У) - определяет геометрическую форму электронного облака (орбитали). Принимает целочисленные значения от 0 до (п -1) 1 = 0, 1,2,... (л-1).

Каждому значению орбитального квантового числа (независимо от номера энергетического уровня) соответствует орбиталь особой формы, которая в атоме носит название энергетический подуровень

Для / = 0 s-подуровень, л'-орбиталь, орбиталь-сфера; / = 1 р-подуровень, р-орбиталь, орбиталь-гантель; 1 = 2 ^/-подуровень, с/-орбиталь, орбиталь сложной формы; / = 3 /^подуровень, /^:орбиталь, орбиталь более сложной формы.

Магнитное квантовое число

Магнитное квантовое число (т) - характеризует положение электродной орбитали в пространстве. Магнитное квантовое число принимает целочисленные значения, но не произвольным образом, а скачком в зависимости or значения / (т.е. от формы орбитали), изменяясь от - / до +/, включая 0: т=-1, ...-1,0, +1,... т/.

Это означает, что для каждой формы орбитали существует (2/+1) энергетически равн'оцеллых ориентации в пространстве (рис. 1.2).

Для л'-орбитали (/ — 0) такое положение одно и соответствует т = 0. Сфера не может иметь разные ориентации в пространстве.

Для /?-орбитали (/ - 1) - три равноценные ориентации в пространстве: т = -1, т = О, т = +1 (если / 1, то 2/ + 1 = 3).

Для rf-орбитали (/ = 2) - пять равноценных ориентации в пространстве: т = -2, т = -1, т = 0, т = +1, т = +2.

Упрощая, говорят: на л-подуровне одна орбиталь, нар-подуровне три орбитали, на (/-подуровне пять орбиталей, на/-подуровне семь орбиталей.

Спиновое квантовое число

Спиновое квантовое число (s)- характеризует магнитный момент, возникающий при вращении электрона вокруг собственной оси - спин. Может принимать только два значения: + 1/2 и -1/2, соответствующие двум противоположным направлениям вращения: по часовой и против часовой стрелки .

Состояние электронов в многоэлектронных атомах всегда отве^ чает квантовомеханическому закону, сформулированному Паули (принцип Паули). Согласно этому принципу в атомной или молекулярной . сист.еме не может бы.ть двух электронов, у которых все "четыре квантовых числа были бы од и н а ко в ы м и. Принцип (запрет) Паули/-ограничивает число электронов в атоме, обладающих определен-/ ными значениями п, I, nil, m_s (может быть только ограниченное \ число не повторяющих друг друга комбинаций этих величин). Максимальное число электронов в атоме, обладающих данным n, равно2n кв .

При запол­нении оболочки электроны сначала располагаются ,по ячейкам, отвечающим различным значениям магнитного квантового числа, и только после того как все ячейки в оболочке заполнены при даль­нейшем прибавлении электронов в ячейках появляется по два электрона с противоположно направленными спинами. Иным и словами, заполнение электронных оболочек про* \ исходит таким образом, чтобы суммарны и спин I был максимальным***. Это важное положение носит назва- I ние правила Хунда.