Российской федерации
Скачать 436.59 Kb.
|
Магнитное квантовое числоМагнитное квантовое число (т) - характеризует пространственную ориентацию электронной атомной орбитали и принимает целочислен-ные значения, но не произвольным образом, а в зависимости от квантового числа l (т.е. от формы орбитали), изменяясь от - l до +l включая 0: т=− l, ...−1, 0, +1,...+ l. Это означает, что на энергетическом подуровне для каждой формы орбитали существует (2l + 1) энергетически равноценных ориентаций в пространстве . Для сферической s-орбитали (l = 0) такое положение одно и соответствует т = 0. Сфера не может иметь разные ориентации в пространстве. Для p-орбитали (l = 1) - три равноценные ориентации в пространстве соответственно при m = –1, 0 и +1 (если l = 1, то 2 l + 1 = 3). Три значения указывают на то, что р - орбитали этого подуровня ортогонально ориентированы по осям x, y, z , причем узел орбиталей совпадает с положеним ядра в атоме(см.рисунок). Для d-орбитали (1 = 2) имем пять равноценных ориентаций в пространстве соответственно значениям т : −2, −1, 0, +1, +2. Таким образом, на s-подуровне одна орбиталь, на р-подуровне три орбитали, на d-подуровне пять орбиталей, на f- подуровне семь орбиталей с одинаковой энергией. Такие орбитали называются вырожденными. Упрощая, орбиталь изображают в виде квадрата, называемого квантовой ячейкой. Тогда подуровни, с учетом значений m, выглядят так: l Подуровень Квантовые ячейки 0 s 1 p 2 d 3 f Магнитное число квантует проекцию орбитального механического момента Мl на вектор напряженности внешнего магнитного поля Н согласно формуле МН = hm /2π. Когда три квантовые числа n, l, m заданы, волновая функция ψ(x,y,z), являющаяся решением уравнения Шрёдингера, описывает конкретный электрон атома и представляет собой математический аналог атомной орбитали. На кривых радиального распределения электронной плотности атомных орбиталей в координатах 4πr2 ψ2 - r наблюдаются максимумы, число которых равно разности n−l. Следует отметить, что максимум на такой кривой для 1s− орбитали атома водорода соответствует сфере с радиусом первой «боровской орбиты» 0,053 нм, определяемым правилом квантования по Бору. ∙ Спиновое квантовое числоЭкспериментально установлено, что атомные спектры щелочных металлов имеют дублетную структуру линий. Первоначально ( Д.Уленбек и С. Гоудсмит, 1925 г.) это объяснялось тем, что в дополнение к орбитальному движению электрон вращается вокруг собственной оси подобно волчку и имеет спин - собственный механичепский и магнитный момент. Квадрат спинового механического момента электрона Ms2 = h2S(S +1) / 4π2 определяется квантовым числом S = ½ , а проекция этого момента на ось z Msz =ms h /2π − спиновым квантовым числом s , принимающим значения +1/2 и −1/2. Как следует из теории Дирака(1928 г.) , такие же результаты получаются без использования упрощенной модели волчка для электрона в атоме. Спиновое число s – квантовомеханическое свойство, связанное с магнитным полем электрона. Схематически спин электрона изображается стрелкой, направленной вверх ↑ или вниз ↓. 3.Принципы и правила заполнения электронной оболочки атома Закономерности заполнения электронных оболочек атомов определяются несколькими принципами и правилами. Принцип Паули В атоме не могут одновременно находиться два электрона, характеризующиеся одинаковым набором значений четырёх квантовых чисел (т.е. в одинаковом энергетическом состоянии). На каждом энергетическом уровне n может находиться не более 2n2 электронов: на первом уровне n = 1 может находиться 2 · 12 = 2 электрона, на втором 2 · 22 = 8, на третьем 2 ∙32 =18 и т.д. На энергетическом подуровне может находиться не более 2(2l + 1) электронов, так как квантовое число l принимает все значения от –l до +l, включая 0. На s-подуровне число электронов 2(2·0+1) =2, на р-подуровне 2(2·1+1) = 6, на d-подуровне 2(2·2+1)= 10, на f-подуровне 2(2·3+1) = 14. В одной энергетической ячейке (на одной орбитали) может разместиться не более двух электронов с противоположными значениями спинов. Число электронов на энергетическом уровне определяется суммой электронов, заселяющих подуровни, принадлежащие этому уровню (табл. I). Т а б л и ц а 1 Квантовые числа и предельное число электронов на энергетических уровнях и подуровнях
Принцип наименьшей энергии Заполнение электронами уровней и подуровней происходит в порядке возрастания их энергии. Практический расчет порядка заполнения подуровней можно сделать на основании двух правил Клечковского. Правило первое: заполнение подуровней происходит в порядке возрастания суммы n + l. Правило второе: при одинаковой сумме n + l первым заполняется подуровень с меньшим значением n. Прочность связи электрона с ядром атома уменьшается с увеличением n, а при данном n – с увеличением l . Экспериментально установлена последовательность увеличения энергий подуровней атомов: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s≤5d1(La)<4f<5d2−10<6p<7s<6d1(Ac)<5f<6d2−10 Правило Хунда (принцип максимальной мультиплетности) Суммарный спин электронов, заполняющих подуровень, должен быть максимальным. Атомные орбитали, принадлежащие одному подуровню, заполняются сначала одним электроном, причем спины электронов должны быть одинаковыми, а затем происходит заполнение орбиталей вторыми электронами с антипараллельными спинами. Так, правилу Хунда будет соответствовать такое распределение трех и четырех электронов на р-подуровне: Используя перечисленные принципы и правила, можно изображать строение электронных оболочек атомов в виде электронных формул или энергетических диаграмм, называемых электронно-графическими формулами (рис 2). Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Рис.2.Электронная и электронно-графическая формулы атома хлора. Суммарное число электронов на s- и р- орбиталях внешнего уровня и на d-орбиталях предвнешнего уровня определяет номер группы, а число энергетических уровней (квантовых слоев) – номер периода, где находится элемент. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Й федерации», «Статутами орденов Российской Федерации, положениями о знаках отличия Российской Федерации, медалях Российской Федерации,... |  | О праве граждан Российской Федерации на свободу передвижения, выбор места пребывания и жительства в пределах Российской Федерации... |
| Прокуратура Российской Федерации единая федеральная централизованная система органов, осуществляющих от имени Российской Федерации... | | Прокуратура Российской Федерации единая федеральная централизованная система органов, осуществляющих от имени Российской Федерации... |
| Закона Российской Федерации о поправке к Конституции Российской Федерации "о верховном Суде Российской Федерации и прокуратуре Российской... | | Указа Президента Российской Федерации от 13 марта 1997 г. N 232 "Об основном документе, удостоверяющем личность гражданина Российской... |
| Российской Федерации и (или) находящимися в их ведении бюджетными учреждениями, а также Центральным банком Российской Федерации бюджетных... | | Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации и пунктом 53(52). 3 Положения о... |
| Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации и пунктом 53(52). 3 Положения о... | | Указа Президента Российской Федерации от 13 марта 1997 г. N 232 "Об основном документе, удостоверяющем личность гражданина Российской... |