30.Орбитальное квантовое число l. Форма s – p- d- орбиталей. Энергетические подуровни в атомах . Порядок возрастания энергии подуровней.
Квантовое число имеет значения 6 0 1 2 3,…n-1
Номер периода в Периодической системе соответствует числу энергетических уровней атома данного элемента, заполненных электронами.
Номер периода = Число энергетических уровней, заполненных электронами = Обозначение последнего энергетического уровня
Порядок формирования периодов связан с постепенным заселением энергетических подуровней электронами. Последовательность заселения определяется принципом минимума энергии, принципом Паули и правилом Гунда.
Периодическое изменение свойств элементов в периоде объясняется последовательностью заполнения электронами уровней и подуровней в атомах при увеличении порядкового номера элемента и заряда ядра атома.
Каждому элементу (кроме f-элементов) в Периодической системе соответствуют вполне определенные координаты: номер периода и номер группы. По этим координатам можно не только найти элемент в таблице Д.И. Менделеева, но и построить его электронную конфигурацию, учитывая физический смысл значения чисел, соответствующих номерам периода и группы, а также наличие буквы в номере группы, определяющей принадлежность элемента к секциям s- и p-элементов или d-элементов.
Значения l тесно связаны с числом орбиталей на каждом подуровне. Например, в значении l = 2 “скрыты” пять орбиталей d-подуровня: -2, -1, 0, +1, +2. Значение l = 1 дает три орбитали p-подуровня: -1, 0, +1. А при l = 0 орбиталь на s-подуровне только одна. Нетрудно вычислить, что в значении l = 3 “зашифрованы” семь орбиталей f-подуровня: -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3.
Далее требовалось обозначить "адреса" орбиталей на каждом подуровне. Поскольку орбитали атома становятся "видны" только в магнитном поле, очередное квантовое число, записывающее “адрес” орбитали в атоме, назвали магнитным квантовым числом m. Это квантовое число принимает значения от -l до +l, то есть имеет ровно столько значений, сколько орбиталей существует на каждом подуровне.
Давайте с помощью уже известных нам трех квантовых чисел n, l и m запишем “адрес”, орбитали, которая на рис. 2-17 выделена красным цветом. Потом мы сможем этим же способом записывать “адреса” любых других орбиталей и находящихся на них электронов.
Выделенная орбиталь находится на 3-м уровне: следовательно, ее главное квантовое число n = 3. Эта орбиталь находится на d-подуровне: следовательно, еевспомогательное квантовое число l = 2. Наконец, для этой орбитали магнитное квантовое число m = -2. Итак, “адрес” выделенной орбитали: n = 3, l = 2, m = -2.
Для электрона 1 энергетич. уровня возможна только одна форма орбитали…., 2p означает электрон , у которого n=2,l=1 (форма гантели).
Энергия атомных орбиталей возрастает следующим образом:
Правило Клечковского: заполнение электронами атомных орбиталей происходит в соответствии с увеличением суммы главного и побочного квантовых чисел; если одинакова, то атомная орбиталь заполняется от больших и меньших к меньшим и большим .
|
|
|
|
|
|
|
|
Орбиталь |
|
1 |
0 |
1 |
1s |
|
2 |
0 |
2 |
2s |
|
|
1 |
3 |
2p |
|
3 |
0 |
3 |
3s |
|
|
1 |
4 |
3p |
|
|
2 |
5 |
3d |
|
4 |
0 |
4 |
4s |
|
|
1 |
5 |
4p |
|
|
2 |
6 |
4d |
|
|
3 |
7 |
4f |
|
5 |
0 |
5 |
5s |
|
|
1 |
6 |
5p |
|
|
2 |
7 |
5d |
|
|
3 |
8 |
5f |
|
|
4 |
9 |
5g |
|
6 |
0 |
6 |
6s |
|
|
|
|
|
|
Принцип Паули: в атоме не может быть 2 электрона, у которых 4 одинаковых квантовых числа. Следовательно, на 1-ой орбитали могут находиться не более 2-х электронов, отличающихся друг от друга значением спинового квантового числа. Отсюда следует, что максимальное количество электронов на энергетическом уровне , на энергетическом подуровне .