m - магнитное квантовое число – характеризует ориентацию орбитали в пространстве.

Принимает целые значения от -l через 0 до +l. Всего 2l +1 значение.

Физический смысл m: В спектрах атомов, помещенных во внешнее магнитное поле, обнаруживается дополнительное расщепление специальных линий, что говорит о различной взаимной ориентации электронных облаков.

S-подуровни в несильном постоянном магнитном поле не расщепляются.

Р- подуровни расщепляются в магнитном поле на три близкие линии ( три различных типа ориентации р - облаков в пространстве (оси х, у, z).

Четвертое квантовое число - спиновое, обозначается s, характеризует не орбиталь: а сам электрон.

Оно моделируется моментом количества движения электрона, как если бы электрон - волчок, который вращается всегда с одной скоростью, но только либо влево, либо вправо. s = +1/2, -1/2.

Электроны с разными спинами обычно обозначаются .

Строение многоэлектронных атомов

Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов, у которых были бы одинаковыми все четыре квантовых числа.

На одной орбитали, характеризующейся определёнными значениями квантовых чисел n, l и m может находиться либо один электрон, либо два, различающихся

значением s.

Принцип Паули запрещает нахождение на той же орбитали третьего электрона, так как это означало бы, что у двух из них все четыре квантовых числа одинаковы.

Электроны, находящиеся на одной орбитали имеющие одинаковые значения квантовых чисел , кроме спинового квантового числа, называются спаренными. Единичные электроны называются

неспаренными.

Вещества с неспаренными электронами парамагнитны, т.е. они проводят магнитные силовые линии лучше, чем вакуум, и магнитное поле втягивает эти вещества, из-за взаимодействия спинов электронов как элементарных магнитов с внешним магнитным полем.

Вещества, у которых все электроны спаренные- диамагнитны, т.е. они проводят магнитные силовые линии хуже, чем вакуум и магнитное поле выталкивает их.

Максимальное число электронов (энергетическая емкость):

на энергетическом уровне N = 2n2. и на подуровне: N = 2(21 +1).

Например, на третьем уровне максимально может быть: N=2*32 =18 электронов.

На d – подуровне (1=2) находятся

N = 2(2*2 +1) = 10 электронов.

Т.к. 2 электрона находятся на одной орбитали, то следовательно на d – подуровне имеется 10/2 = 5 орбиталей.

Принцип наименьшего запаса энергии (минимума энергии):

Наиболее устойчивому состоянию электрона в атоме отвечает минимальная из возможных его энергий.

Правило Клечковского: заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы чисел n + l, а при равных значениях этой суммы - в порядке возрастания n.

Например, электрон должен сперва вступать на 4s, а не на 3d подуровень, т.к. энергия 4s подуровня меньше, чем 3d.

для 4s подуровня n+1=4+0=4, а для 3d n+1 = 3+2=5.

На подуровнях 3d, 4р и 5s суммы значений n и 1 равны пяти (3d: 3+2=5; 4р: 4+1=5; 5s: 5+0=5). Поэтому последовательность заполнения 3d – 4р – 5s.

Порядок заполнения подуровней: 1s<2s<2p<3s<3p<4s 3d<4p<5s 4d<5p<6s 5d 4f<6p

Правило Хунда (Гунда): в данном подуровне электроны стремятся занять энергетические состояния таким образом, чтобы суммарный спин был максимальный.

Например, у азота в основном состоянии заполняются 2р орбитали 3 электронами.

Электроны верхнего заполняемого слоя - валентными электронами.

Например, электронная конфигурация валентного уровня

Суммарный спин становится равным 2.

Подуровни р, d, f обладают повышенной устойчивостью, когда они не заполнены, заполнены наполовину (неспаренными электронами) и заполнены полностью.

Для хрома электронная конфигурация внешнего уровня

Но более устойчиво состояние когда подуровень заполнен наполовину, поэтому происходит проскок электрона с 4s подуровня на 3d подуровень, и конфигурация на самом деле выглядит 4s13d5:

4s 3d