ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Электронное строение атомов
Химические свойства элементов определяются количеством и состоянием электронов в атоме. В настоящие время состояние электронов в атомах описывают, используя положения квантовой механики: · Электрон имеет двойственную природу. Он обладает свойствами и частицы и волны одновременно. Как частица электрон имеет массу и заряд, но движение электронов – это волновой процесс. · Волновая функция ψ – математическое выражение, описывающие поведение электрона – волны. Описываемая этой функцией область пространства, в которой вероятность нахождения электрона наиболее высока, называется атомной орбиталью. · Каждая атомная орбиталь имеет свой размер, форму, ориентацию в пространстве, определяемые тремя квантовыми числами: n, l, m. · Квантовые числа: n, l и m взаимосвязаны друг с другом и могут иметь только строго определенные, разрешенные значения. Рассмотрим их более подробно. Главное квантовое число n характеризует энергию электрона в зависимости от расстояния до ядра и определяет размеры орбиталей; принимает целочисленные значения: n = 1, 2, 3, 4… Электроны, имеющие одинаковое значение n, составляют энергетический уровень (слой, оболочку). Если n = 1, это означает, что электрон находится на первом энергетическом уровне, самом близком к ядру. В этом состоянии электрон прочнее всего связан с ядром и ему соответствует минимальная энергия. Если n = 2 – на втором, более отдаленном от ядра, энергетическом уровне. Чем больше значение n, тем выше значение энергии электрона, расположенного на этом уровне (рис 2) и тем больше по своему размеру (объему внутреннего пространства) атомная орбиталь (рис.3).
Рис. 2 Увеличение энергии по мере удаленности от ядра
Рис.3 Увеличение размера сферических (s) атомных орбиталей для n = 1, 2, 3
Орбитальное квантовое число l характеризует энергетический подуровень и определяет форму орбитали; принимает целочисленные значения от 0 до (n – 1). Значения l обычно обозначают буквами:
Число возможных значений l определяет количество подуровней на данном энергетическом уровне.
Каждому значению l соответствует определенная форма орбитали. Значение l = 0 соответствует s–орбитали сферической формы. Электроны, движущиеся по орбитали такой
Рис. 4 Формы орбиталей
Чем больше значение l в пределах данного уровня, тем выше энергия электрона, (рис. 5), т.е. она минимальна у электрона с орбиталью сферической формы. Магнитное квантовое число (me) характеризует ориентацию орбитали в пространстве и определяет их количество на подуровне; принимает целочисленные значения от – l до + l: me = – l... 0... + l (всего 2 l + 1 значений) Для s-орбитали возможна только одна ориентация в пространстве: l = 0, m = 0 (одно значение), т.е. s-подуровню соответствует одна орбиталь.
Рис.5 Энергетическая диаграмма распределения уровней и подуровней
Для p-орбитали разрешены уже три ориентации: l =1,
Рис. 6 Форма и пространственное расположение s-орбитали (а) и p-орбитали (б) Для d-орбитали возможны пять, а для f-орбиталей – семь различных ориентаций:
Соответственно на d-подуровне - пять орбиталей, а на Принято следующее графическое изображение орбиталей в подуровнях s, p, d, f:
Таким образом, три квантовых числа однозначно характеризуют атомную орбиталь – область возможного нахождения электронов в пространстве. Полностью характеризовать состояние электрона в атоме можно набором четырех квантовых чисел, включающим также спиновое квантовое число. Спиновое квантовое число (ms) характеризует собственный момент количества движения (спин) электрона (не связанный с движением вокруг ядра), который в виде нестрогой, но наглядной модели можно считать соответствующим направлению вращения электрона вокруг своей оси; принимает значения: -1/2 и + 1/2, соответствующие двум противоположным направлениям магнитного момента электрона.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|