Правила и принципы заполнения атомных орбиталей электронами

Строение многоэлектронных атомов.

Квантово-механическая модель атома использует вероятностный подход для характеристики нахождения электрона в определенной области пространства. Волновая функция Ψ («пси») – математическая функция – описывает вероятность нахождения электрона в определенной области пространства. Она характеризует амплитуду волны, как функцию координата электрона и в наиболее простом случае зависит от трех пространственных координат х, y, z и называется орбиталью.

Атомная орбиталь (АО) – область околоядерного пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона. Так как электрон несет отрицательный заряд, то его орбиталь представляет собой определенное распределение заряда, которое получило название электронного облака. АО графически изображается квадратом:

и однозначно характеризуется тремя квантовыми числами (КЧ) n, l, m_l, а состояние электрона в атоме – четырьмя квантовыми числами: n, l, m_l и m_s.

Главное квантовое число n характеризует удаленность электрона от ядра и определяет энергию и размеры АО; принимает значения n = 1,2,3…∞ и характеризует энергетический уровень. Чем выше значение n, тем выше энергия.

Орбитальное квантовое число l - характеризует форму атомной орбитали и определяет орбитальный момент количества движения электрона; принимает целочисленные значении от 0 до (n-1) и характеризует энергетический подуровень. Энергетический уровень расщеплен на подуровни, отличающиеся энергией.

Максимальное число энергетических подуровней на n –уровне равно n (количество подуровней равно номеру уровня).

S - орбиталь	Три p – орбитали

Пять d – орбиталей

На подуровне:

одна s- орбиталь (сфера) □ l = 0 m _l = 0

три p-орбитали (гантели) □□□ l = 1 m _l = -1,0,+1

пять d-орбиталей (4-хлепестковые розы) □□□□□ l = 2 m _l = -2,-1,0,+1,+2

семь f-орбиталей (сложная форма) □□□□□□□ l = 3 m _l = -3,-2,-1,0,+1,+2,+3

Магнитное квантовое число m_l характеризует пространственную ориентацию АО и определяет значение проекции орбитального момента количества движения электрона на произвольно выделенную ось; принимает целочисленные значения m_l = - l, …, 0, …, + l.

На подуровне (2 l +1) значений m_l и (2 l +1) АО.

m _l - вектор (имеет величину и направление).

Все АО одного подуровня в отсутствие внешнего поля имеют одинаковую энергию (вырожденные АО).

Общее число орбиталей на n -ом энергетическом уровне равно n ².

Спиновое квантовое число m _s характеризует величину и ориентацию «спина», определяет собственный угловой момент количества движение электрона, связанный с вращением вокруг своей оси; m _s принимает только два значения: +½ (↑) и -½ (↓). Электроны с разными спинами условно обозначаются противоположно направленными стрелками:

Максимально возможное число электронов на n -ом энергетическом уровне равно 2 n ².

На первом уровне (n=1) → один подуровень (1s) 1АО 2 ē

На втором уровне (n=2) → два подуровня (2s, 2p) 4АО 8 ē

На третьем уровне (n=3) → три подуровня (3s, 3p, 3d) 9АО 18 ē

На четвертом уровне (n=4) → четыре подуровня (4s, 4p, 4d, 4f) 16АО 32 ē

Е_s<Е_p<Е_d<Е_f для одного уровня

АО: это совокупность положений электрона в атоме с определенными n, l, m _l (т.е. энергией, размерами, формой и ориентацией в пространстве), условно АО обозначают □

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: