1. Квантово - механические представления о строения атома

-состояние микросистем нельзя описать используя представления классической механики (координаты, траектории). Есть 3 положения на которые опирается квантовая механика ( наука о состоянии микросистем):

1. Положение о квантовании энергии- энергия распространяется, испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными порциями квантами.

Атом каждого элемента имеет свой спектр, отвечающий определенным значениям длин волн. Поскольку каждая спектральная линия характеризуется строго определенной длиной волны ,то это значит, что атомы могут излучать кванты света строго определенной энергии. Излучая квант света атом переходит в другое энерг. состояние. Это знач. что энергия электрона в атоме изменяется дискретно (порциями).

2. Положение о волновом характере движения частиц - электромагнитное излучение - это поток материальных частиц – фотонов. Фотон проявляет корпускулярные св-ва, (т.е ведет себя подобно частице) и одновременно имеет волновые св-ва. (это явление называется дуализм).

Дуализм распространён на все микрочастицы. Волновой характер движения актуален только для микрочастиц.

3. Положение о вероятностном описании микромира- квантовая механика отказывается от уточнения положения атома, невозможно определить координаты частицы! В квантовой механике понятие движение электрона заменено на состояние электрона. Модель состояния электрона – электронное облако. Чем прочнее связь электрона с ядром, тем меньше и «плотнее» электронное облако.

Область пространства в котором наиболее вероятно пребывание электрона называется орбиталью.

Состояние электрона в квантовой механике описывается волновой функцией пси –математичесский аналог орбитали.

зависит от произведение 3-х функций

2. Квантовые числа

n – главное квантовое число, оно определяет энергию электронов и размер электронного облака, принимает целочисленные значения. Электроны с одинаковым n образуют энергетический уровень. (n = № периода в табл. Менделеева)

L – орбитальное квантовое число определяет форму орбитали и принимает значение от 0 до n-1

n = 1, L = 0 - S-орбиталь (шар)

n = 2, L = 0 ; 1 - S и Р – орбиталь (гантель)

n = 3, L = 0 ; 1 ; 2 - S,P и d – орбиталь (сложная лепестковая форма) (L=0 – S орбит., L=1 - P орбиталь, L=2 – d орбиталь)

n = 4, L = 0 ; 1 ; 2 ; 3 (F – орб. еще более сложная)

m – магнитное квантовое число, определяет пространственную ориентацию орбитали, принимает значение от –L до +L. L=0 m=0 1(одна) S-орбиталь L=1 m= -1;0;1 3 P-орбиталей L=2 m=-2,-1,0,1,2 5 d-орб. и т.д.

- спиновое квантовое число, характеризует движение электрона вокруг своей оси и имеет 2 ориентации: «право», «лево» = + или -

С помощью 4-х квантовых чисел можно описать состояние любого электрона в вакууме, для этого составляют электронные формулы атомов.

3. Правила составления электронных формул атомов элементов

   1. Принцип наименьшей энергии: электроны располагаются на тех орбиталях в атоме, которые характеризуются наименьшей энергией. (Правило Клечковского) Наименьшей энергией обладает орбиталь с наименьшим квантовым числом (n+L), если (n+L) у орбиталей равны, наименьшую энергию имеет имеет та у которой меньше n.

Как посчитать квантовое числи орбитали: 3d (n=3, L=2) n+L=3+2=5

2. Принцип Паули: в атоме не может быть 2-х электронов с одинаковым набором всех 4-х квантовых чисел, это значит, что на одной орбитали может поместиться только 2 электрона с антипараллельными спинами.

S подуровень – 1 орбиталь 2е

P подуровень – 3 орбитали 6е

d подуровень – 5 орбиталей 10е

f подуровень – 7 орбиталей 14е

3. Правило Хунда: сумарное спиновое число на подуровене должно быть максимальным, т.е при заполнении подуровня, сначала на каждую орбиталь садится по одному электрону и у всех одно направление спина (направление вращения), а когда подуровень заполнен, на каждую орбиталь подсаживается еще один электрон уже с противоположным спином.