3. Розподіл електронів по орбітах. Принцип Паулі. Правило Гунда-Клечковського

Квантові числа - параметри, що визначають електронну структуру і властивості електронів  атома

n - головне квантове число; визначає енергетичний рівень і енергію електрона

n = 1, 2, ...[1]... ;

l - орбітальне квантове число; визначає енергетичний підрівень, форму орбіталі і енергію електрона

l = 0, 1, ...[1]... n-1;

m_l - магнітне квантове число; визначає просторову орієнтацію атомних орбіталей

m_l = -1... [1]...+1;

m_s - спінове квантове число;

визначає власний механічний і магнітний момент електрона

m_s = -1/2 або +1/2

Кількість енергетичних підрівнів на енергетичному рівні дорівнює n

Електронна ємність енергетичного рівня дорівнює 2n²

Кількість орбіталей на енергетичному підрівні дорівнює 2l  + 1

Електронна ємність енергетичного підрівня дорівнює 2·(2l  + 1)

Основні правила розподілу електронів орбіталями:

• Принцип заповнення. Першими завжди заповнюються орбіталі з нижчою енергією.

• Принцип заборони Паулі. і -  в атомі не може бути двох або більше електронів з однаковим набором всіх чотирьох квантових чисел.

• Правило Гунда - сумарне спінове число електронів на даному підрівні повинне бути максимальним

• Правило Клечковського - енергетичні підрівні заповнюються у порядку зростання величини n+l, а при рівних значеннях  - у порядку зростання величини n.

3. Головне та побічне квантові числа. Енергетичні рівні. Магнітне та спінове квантові числа.

Згідно з квантово-механічною теорією, стан електрона в атомі характеризується значеннями чотирьох квантових чисел: n — го­ловного, l — орбітального, m – магнітного, s – спінового. Головне квантове число n визначає радіус квантового рівня (се­редню віддаль від ядра до ділянки підвищеної електронної густини) або загальну енергію електрона на певному рівні. Головне квантове число приймає цілі значення: n = 1, 2, 3, ... Якщо n =?, Це має на увазі, що електрону повідомлена енергія іонізації - енергія, достатня для його відділення від ядра.

В межах одного рівня електрони можуть відрізнятися підрівнями. Такі відмінності в енергетичному стані електронів одного рівня відображаються побічним квантовим числом l (орбітальним). Воно може набувати значення від 0 до (n-1). Значення l зазвичай символічно представлені буквами. Від значення побічного квантового числа залежить форма електронної хмари.

Рух електрона по замкнутій траєкторії провокує появу магнітного поля. Стан електрона, обумовлений магнітним моментом, характеризується магнітним квантовим числом m (l). Це третє квантове число електрона. Воно характеризує його орієнтацію в просторі магнітного поля і приймає діапазон значень від (-l) до (+ l).

У 1925 році вчені припустили наявність у електрона спина. Під спіном розуміють власний момент імпульсу електрона, не пов'язаний з його рухом у просторі. Спіновое число m (s) може приймати тільки два значення: +1/2 і -1/2.

Згідно з принципом Паулі, в атомі не може бути двох електронів з однаковим набором чотирьох квантових чисел . Хоча б одна з них має відрізнятися. Так, якщо електрон знаходиться на першій орбіті, для нього головне квантове число n = 1. Тоді однозначно l = 0, m (l) = 0, а для m (s) можливі два варіанти: m (s) = +1/2, m (s) = -1/2. Саме тому на першому енергетичному рівні може перебувати не більше двох електронів, і мають вони різну спінова число.

На другий орбитали головне квантове число n = 2. Побічна квантове число приймає два значення: l = 0, l = 1. Магнітне квантове число m (l) = 0 для l = 0 і приймає значення (+1), 0 і (-1) для l = 1. Для кожного з варіантів існує ще по два спінових числа. Отже, максимально можливе число електронів, що знаходяться на другому енергетичному рівні, дорівнює 8.