Строение атома
Таким образом, энергетический подуровень – это совокупность электронных состояний, характеризующихся определенным набором квантовых чисел n и . Такое состояние электрона, соответствующее определенным значениям n и
, записывается в виде цифрового обозначения n и буквенного
, например, 4р (n = 4,
= 1); 5d (n = 5,
= 2).
Магнитное квантовое число ml характеризует пространственную ориентацию электронного облака. Оно принимает все целочисленные значения от до
, например, при l=0 ml =0; l=1 ml = -1, 0, +1; l=2 ml = -2, -1, 0, +1, +2.
В общем виде любому значению l соответствует (2l+1) значений магнитного квантового числа, то есть (2l+1) возможных расположений электронного облака данного типа в пространстве. Следовательно, можно говорить, что число значений ml указывает на число орбиталей с данным значением l. s–состоянию соответствует одна орбиталь, p–состоянию – три, d–состоянию – пять, ¦-состоянию – семь и т.д. Все орбитали, принадлежащие одному подуровню, имеют одинаковую энергию и называются вырожденными.
Общее число орбиталей, из которых состоит любой энергетический уровень (слой), равно n2, а число орбиталей, составляющих подуровень, - (2l+1).
Спиновое квантовое число ms характеризует соответственно механический момент электрона, связанный с вращением его вокруг своей оси. Оно может иметь только два значения: +1/2 или -1/2.
Общая характеристика состояния электрона в многоэлектронном атоме определяется принципом Паули:
в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковы.
Следовательно, на одной орбитали может находиться не более двух электронов, отличающихся друг от друга значениями спинового квантового числа (спинами); максимальная емкость энергетического подуровня - 2(2l+1) электронов, а уровня - 2n2.
Распределение электронов в атоме, находящихся в основном состоянии (его электронная конфигурация), определяется зарядом электрона. При этом электроны размещаются согласно принципа минимальной энергии:
наиболее устойчивое состояние электрона в атоме соответствует минимально возможному значению его энергии.
Конкретная реализация этого принципа может быть осуществлена на основе правила Клечковского:
с ростом атомного номера элемента электроны размещаются последовательно на орбиталях, характеризуемых возрастанием суммы главного и орбитального чисел (n+l);
при одинаковых значениях этой суммы раньше заполняется орбиталь с меньшим значением главного квантового числа n.
Последовательность заполнения энергетических подуровней в основном соответствует следующему ряду:
1s 2s 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p и т.д.
При наличии однотипных орбиталей их заполнение происходит в соответствии с правилом Хунда: в пределах энергетического подуровня электроны располагаются так, чтобы их суммарный спин был максимальным.
В таблице 1.1 приведены значения квантовых чисел для различных состояний электрона, а также указано максимальное количество электронов, которое может находиться на том или ином энергетическом уровне и подуровне в атоме.
Существует два способа составления схем распределения электронов в атоме: а) в виде формул электронных конфигураций, например, для 19К – 1s22s22p63s23p64s1, где показатель степени указывает число электронов на данном подуровне;
б) в виде квантовых ячеек – для изображения электронной орбитали и стрелок, направление которых указывает на ориентацию спинов электронов:
s | p | ||||||
n=2 | ¯ | ¯ | | | |||
n=1 | ¯ |
Циклическая структура периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева Циклическая структура периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева ...
Свойства арсенида индия Арсенид индия. Свойства, применение. Особенности получения эпитаксиальных пленок. . Эпитаксиальный арсенид индия - перспективный материал электронной техники. Высокая подвижность ...
Утки Почему у птиц не мерзнут ноги? Вам, вероятно, не раз случалось наблюдать, как на замерзшем озере вокруг полыньи бодро толпятся утки. И хотя птицы проводят на льду или в холодной воде большу ...