3.Основные сведения о строении атомов. Квантово-механическая мо­дель атома. Волновые свойства электронов.

Атом состоит из положительно заряжен­ного ядра, в котором сосредоточена преобладающая часть массы атома, и вращающихся вокруг него электронов. Положительный заряд ядра нейтрализуется суммарным отрицательным зарядом электронов, так что атом в целом электронейтрален. Возникающая вследствие вращения электронов центробежная сила уравновеши­вается силой электростатического притяжения электронов к про­тивоположно заряженному ядру. Размеры ядра очень малы по сравнению с размерами атома в целом: диаметр атома — величина порядка 10~⁸см, а диаметр ядра — порядка 1(Н³—Ю-¹²см)

4 И 5. Квантовые числа электронов. Распределение электронов по орбиталям. Принцип Паули. Порядок заполнения атомных орбиталей электрона­ми.

Возможные энергетиче­ские состояния электрона в атоме определяются величиной глав­ного квантового числа п, которое может принимать положительные целочисленные значения: 1, 2, 3 ... и т. д. Наи­меньшей энергией электрон обладает при я = 1; с увеличением п энергия электрона возрастает. Поэтому состояние электрона, ха­рактеризующееся определенным значением главного квантового числа, принято называть энергетическим уровнем элек­трона в атоме: при п — 1 электрон находится на первом энерге­тическом уровне

Не только энергия электрона в атоме (н связанный с ней размер электронного облака) может принимать лишь определенные зна­чения. Произвольной не может быть и форма электронного об­лака. Она определяется орбитальным квантовым чис­лом/ (его называют также побочным, или азимутальным), которое может принимать целочисленные значения от 0 до (п—1), где п — главное квантовое число.

Размеры и формы электронных облаков в атоме могут быть не любыми, а только такими, которые соот­ветствуют возможным значениям квантовых чисел п и I. Из урав­нения Шредингера следует, что и ориентация электронного облака в пространстве не может быть произвольной: она определяется значением третьего, так называемого магнитного кванто­вого числа т.

Магнитное квантовое число может принимать любые целочис­ленные значения — как положительные, так и отрицательные — в пределах от +/ до —/. Таким образом, для разных значений / число возможных значений т раз-лично. Так, для s-электронов (/==0) возможно только одно значение т (т = 0); для р-электронов (/=1) возможны три различных значения т (—1,0, +1); при 1 = 2 (cf-электроны) т может принимать пять различных зна­чений (—2,—1,0,+1,4-2). Вообще, некоторому значениюIсо­ответствует (2/+ 1) возможных значений магнитного квантового числа, т. е. (2/+I) возможных расположений электронного об­лака в пространстве.

Исследования атомных спектров привели к выводу, что, помимо квантовых чисел п, Iи т, электрон характеризуется еще одной квантованной величиной, не связанной с движением электрона вокруг ядра, а определяющей его собственное состояние. Эта ве­личина получила название спинового квантового числа или просто спина (от английскогоspin— кручение, вращение); спин обычно обозначают буквойs. Спин электрона может иметь только два значения: +'/2 или —'/₂; таким образом, как и в слу­чае остальных квантовых чисел, возможные значения спинового квантового числа различаются на единицу.

(принцип Паули), согласно ко­торому в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковыми.

(первое правило Клечковского): при увеличении заряда ядра атома последовательное заполнение элек­тронных орбиталей происходит от орбиталей с меньшим значением суммы главного и орбитального квантовых чисел (п +l) к орби-талям с большим значением этой суммы.

вторым пра­вилом К л е ч к о в с к о г о, согласно которому при одина­ковых значениях суммы (n+l) заполнение орбиталей происхо­дит последовательно в направ­лении возрастания значения главного квантового числа п.