L-ОРБИТАЛЬНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО

(ПОБОЧНОЕ;АЗИМУТАЛЬНОЕ)

-Определяет энергию электрона на энергетическом подуровне (подоболочке);

- Форму атомной орбитали (l=0, соответствует s- подуровень, сферическая форма атомной орбитали; l =1, соответствует р - подуровень, форма атомной орбитали напоминает гантель; l = 2, соответствует d- подуровень, форма атомной орбитали представляет собой «четырех лепестковую» фигуру).

-Указывает на количество атомных орбиталей (подуровней).

-Допустимые значения 0,1,2,3,..,n-1.

Таблица №3

Буквенные символы s;p;d;f-были введены в 1890г. при описании спектра щелочных металлов : 0-s (sharp-резкий);1-p (principal-главный);2-d (diffuse-диффузный);3-f (fundamental-фундаментальный ). Эти буквы не являются сокращениями слов , описывающих “форму” орбитали.

m_l – МАГНИТНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО

Определяет ориентацию атомной орбитали в пространстве

Таблица №4

В отсутствии внешнего магнитного поля электроны на орбиталях с одинаковым значением орбитального квантового числа l энергетически равноценны. Однако в постоянном магнитном поле некоторые спектральные линии расщепляются. Это означает, что электроны становятся энергетически неравноценными. Например, р-состояния в магнитном поле принимают три значения (р_х, р_y, p_z),d – состояния -5 значений и т.д.

m_S- СПИНОВОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО

-Не связано с движением электрона вокруг ядра;

-Характеризует собственный момент вращения электрона вокруг своей оси;

-Значения: +¹/2(движение электрона по часовой стрелке); -¹/2(против).

Голландские физики Уленбек и Гоудсмит открыли спин электрона в 1925 г. Спин это не просто вращение электрона как «волчка», а сложное физическое явление. Дирак в 1928 г. показал наличие параллельных (­­) и антипараллельных (­¯) спинов.

Для определения состояния электрона в атоме важное значение имют: принцип минимума энергии, определяющий заполнение АО с наименьшей энергией (1s<2s<2p<3s<4s»3d<4p<5s»4d<5p<6s»4f»5d<6p<7s); принцип Паули, диктующий присутствие на АО не более 2-х электронов, с противоположно направленными спинами, и правило Хунда, предписывающее заполнение АО электронами так, чтобы их суммарный спин был максимальным.

ПРИНЦИП ПАУЛИ - В атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковы (1925 г). Попробуем «создать» электронные оболочки атомов, пользуясь принципом Паули. Минимальное значение главного квантового числа n равно 1. Ему соответствует только одно значение орбитального квантовогочисла l равное нулю (s-орбиталь).Сферическая симметрия s-орбиталей выражается в том, что при l=0 в магнитном поле существует только одна орбиталь с m_l=0 . На этой орбитали может находиться один электрон с любым значением спина (водород, его электронная формула 1s¹) или два с противоположным значением спинов (гелий, его электронная формула 1s²). Таким образом, при значении n=1 может существовать на первом энергетическом уровне не более двух электронов.

Теперь начнем заполнять орбитали с n=2 (на первом уровне уже есть два электрона). Величина n=2 соответствуют два значения орбитального числа: 0(s-орбиталь ) и 1(р-орбиталь ). При l=0 существует одна орбиталь,при l=1-три орбитали(со значениями m_l:-1, 0, +1) .На каждой из орбиталей может находиться не более двух электронов, так что значению n=2 соответствует максимум 8 электронов . Общее число электронов на уровне с заданным n можно вычислить , таким образом , по формуле 2n².(Далее смотрите табл.№3,№4).

ПРАВИЛО ХУНДА - устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома |S| максимально.Устойчивое состояние атома - это состояние с максимальным числом неспаренных электронов. Например: электронное строение атома углерода ₆С 2s²2p² может быть описно различными вариантами электронно-графических формул а-в.

Запрещено :

Разрешено:

Состояние в) более устойчиво так как абсолютное значение его суммарного спина |S| максимально.