Принципы распределения электронов в атоме
Каждый электрон в атоме является представителем сложной системы и его состояние и положение в околоядерном пространстве подчиняется строгим закономерностям, характерным для микрочастиц в соответствии с законами квантовой механики.
При распределении электронов в атоме учитывают:
∙ принцип (запрет) Паули;
∙ правило Гунда;
∙ принцип минимальной энергии, правило Клечковского.
Для атомной орбитали 1s: n = 1, l = 0, ml = 0, ms = ─½; +½.
В состоянии 1s могут находиться только два электрона со следующими значениями квантовых чисел:
1-й электрон: n = 1, l = 0, ml = 0, ms = + ½;
2-й электрон: n = 1, l = 0, ml = 0, ms = ─ ½.
В s-состоянии любого квантового уровня (2s, 3s, 4s …) может быть не более двух электронов.
На атомных орбиталях типа «р» одного энергетического уровня максимально может быть не более шести электронов в соответствии с тем, что магнитное квантовое число ml принимает три значения: ml = –1, 0, +1, а два значения спинового квантового числа ms = ─½; +½ увеличивает число возможных состояний до 6-и.
В соответствии с принципом Паули на каждой атомной орбитали может быть не более двух электронов, и они должны иметь противоположные спины. Такие электроны образуют неподелённую электронную пару (спаренные электроны) и изображаются в энергетической ячейке следующим образом:
¯ |
Максимально возможное число электронов зависит от типа АО и рассчитывается по формуле 2(2 l+1):
s – 2 ē, p – 6 ē, d – 10 ē, f – 14 ē.
Например. устойчивому состоянию атома соответствуют следующие расположения электронов на АО типа «р»: р2 р3 р4
Энергия АО определяется значениями главного квантового числа (энергия уровня) и орбитального квантового числа (энергия подуровня). Последовательность заполнения АО определяется
Таблица 2.1
Значения квантовых чисел, определяющих энергию атомных орбиталей
-
Атомная
орбиталь
Значения квантовых чисел
Cумма
n + l
n
l
1s
1
0
1
2s
2
0
2
2p
2
1
3
3s
3
0
3
3p
3
1
4
3d
3
2
5
4s
4
0
4
4p
4
1
5
4d
4
2
6
4f
4
3
7
5s
5
0
4
5p
5
1
6
Рассчитанная с учётом принципа наименьшей энергии и правила Клечковского последовательность заполнения атомных орбиталей представлена на рис. 2.1.
Рис. 2.1 ─ Последовательность заполнения атомных орбиталей