- •2.Стехиометрические законы химии
- •3.Скорость химических реакций
- •4.Зависимость скорости от температуры. Понятие об энергии активации. Катализ.
- •5.Химическое равновесие
- •6.Тепловые эффекты химических реакций. Энтальпия. Закон Гесса.
- •7.Энтропия. Свободная энергия Гиббса. Термодинамический критерий направленности химического процесса.
- •11.Растворение как физико-химический процесс. Химическая теория растворов Менделеева.
- •9.Концентрация растворов. Растворимость, насыщенные и ненасыщенные растворы.
- •10.Идеальные растворы
- •11.Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация
- •12.Степень электролитической диссоциации
- •13.Ионное произведение воды
- •14.Кислотно-основные свойства веществ.Кислоты, основания и соли с точки зрения теории элд
- •15.Обменные реакции между ионами
- •16.Гидролиз солей
- •17.Электронная теория окисления-восстановления
- •18.Электродные потенциалы.Гальванический элемент
- •19.Электролиз расплавов и растворов
- •20.Электронное строение атома,эектронные формулы и квантовые ячейки.
- •21.Квантовые числа. Принцип Паули, принцип наименьшей энернии, правило Гунда
- •22.Ковалентная связь
- •23.Понятие о гибридизации связей. Кратные связи. Поляризация ковалентной связи. Электроотрицательность
- •24.Метод молекулярных орбиталей
- •25.Ионная связь как одна из составляющих реальной химической связи
- •26.Межмолекулярное взаимодействие
20.Электронное строение атома,эектронные формулы и квантовые ячейки.
21.Квантовые числа. Принцип Паули, принцип наименьшей энернии, правило Гунда
Ква́нтовое число́вквантовой механике— численное значение какой-либо квантованной переменной микроскопического объекта (элементарной частицы,ядра,атомаи т. д.), характеризующее состояние частицы. Задание квантовых чисел полностью характеризует состояние частицы.
Некоторые квантовые числа связаны с движением в пространстве и характеризуют вид волновой функциичастицы. Это, например,радиальное (главное)(),орбитальное(),магнитное() испиновоеквантовые числа электрона в атоме, которые определяются как число узлов радиальной волновой функции, значение орбитального углового момента, его проекция на заданную ось и спин частицы, соответственно.
Некоторые другие квантовые числа никак не связаны с перемещением в обычном пространстве, а отражают «внутреннее» состояние частицы. К таким квантовым числам относится спини его проекция. Вядерной физикевводится такжеизоспин, а вфизике элементарных частицпоявляетсяцвет,очарование,прелесть(или красота[1]) иистинность.
Строение атомов и принцип Паули
Принцип Паули помогает объяснить разнообразные физические явления. Следствием принципа является наличие электронных оболочек в структуре атома, из чего, в свою очередь, следует разнообразие химических элементов и их соединений. Количествоэлектроновв отдельном атоме равно количествупротонов. Так как электроны являются фермионами, принцип Паули запрещает им принимать одинаковые квантовые состояния. В итоге, все электроны не могут быть в одном квантовом состоянии с наименьшей энергией (для невозбуждённого атома), а заполняют последовательно квантовые состояния с наименьшей суммарной энергией (при этом не стоит забывать, что электроны неразличимы, и нельзя сказать, в каком именно квантовом состоянии находится данный электрон).
Примером может служить невозбуждённый атом лития(Li), у которого два электрона находятся на 1s-орбитали (самой низкой по энергии), при этом у них отличаютсясобственные моменты импульсаи третий электрон не может занимать 1s-орбиталь, так как будет нарушен запрет Паули. Поэтому третий электрон занимает 2s-орбиталь (следующая, низшая по энергии, орбиталь после 1s).
Принцип наименьшей энергии:максимуму устойчивости системы соответствует минимум её энергии.Следовательно, в соответствии с данным принципом электроны будут вначале располагаться на атомных орбиталях, имеющих минимальную энергию, в этом случае связь электронов с ядром наиболее прочная и атомная система находится в состоянии максимальной устойчивости.
Вмногоэлектронных атомах частицы испытывают не только притяжение ядер, но и отталкивание электронов, находящихся ближе к ядру и экранирующих ядро от более далеко расположенных электронов. Поэтому последовательность возрастания энергии орбиталей усложняется.
Правило Гунда (Хунда) определяет порядок заселения электронами орбиталей, имеющих одинаковую энергию. Оно было выведено немецким физиком-теоретиком Ф. Гундом (Хундом) в 1927 г. на основе анализа атомных спектров. Согласно правилу Гунда, заселение орбиталей, относящихся к одному и тому же энергетическому подуровню, начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заселение орбиталей парами электронов с противоположными спинами. В результате суммарный спин (и сумма спиновых квантовых чисел) всех электронов в атоме будет максимальным.