7. 12 Главное, орбитальное, магнитное, спиновые числа для волновых функций частиц

Квантовые числа Главное квантовое число n обозначает номер уровня. n = 1-7 (K-Q). Целое число, характеризует энергию электронов, занимающих данный уровень. n = 1 - Энергия минимальна n = 7 - Энергия максимальна, электроны слабо связаны с ядром. N = 2n², где N - максимальное число электронов на уровне, n - номер уровня (главное квантовое число).

Орбитальное = побочное квантовое число l - целое от 0 до n - 1 , определяет форму орбитали. o l = 0 – s-орбиталь, шарообразная форма o l = 1 – p-орбиталь, форма объемной восьмерки («гантель») o l = 2 – d-орбиталь, более сложная форма o l = 3 – f-орбиталь, -«-

Электроны с одинаковым l в пределах одного уровня образуют подуровни. Они отличаются энергией связи с ядром. Их число на уровне равно n, но не более 4. Подуровни обозначают буквами: o s-подуровень – 1 орбиталь, o p-подуровень – 3 орбитали, o d-подуровень – 5 орбиталей, o f-подуровень – 7 орбиталей.

Элементы, у которых происходит заполнение определенного подуровня, называются соответственно s,p,d,f-элементами. o s-элементы – элементы главных подгрупп 1 и 2 групп и гелий. o p-элементы – элементы главных подгрупп 3-8 групп o d-элементы - элементы вставных декад (переходные элементы) o f-элементы – лантаноиды и актиноиды.

Магнитное квантовое число m определяет расположение орбитали в пространстве (по осям координат).

m принимает значения от –l до +l, включая 0. Число значений, принимаемых m, определяет число орбиталей на подуровне: l = 0, m = 0 – 1 s-орбиталь l = 1, m = -1,0,+1 - 3 p-орбитали l = 2, m = -2,-1,0, +1,+2 – 5 d-орбиталей l = 3, m = -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 – 7 f-орбиталей

Спиновое квантовое число s характеризует 2 возможных направления вращения электрона вокруг своей оси: s = -½ , s = +½ ↑↓ - антипараллельные спины.

1. 13 Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям.

При́нцип Па́ули (принцип запрета) — один из фундаментальных принципов квантовой механики, согласно которому два и более тождественных фермиона (частиц с полуцелым спином) не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии. Принцип Паули. В атоме не может быть 2 электронов, все 4 квантовых числа которых были бы одинаковыми. Поэтому на каждой орбитали может находиться не более 2 электронов

14 Запрет Паули ,Правило Хунда

Принцип запрета Паули. Строение и свойства атома могут быть объяснены, исходя их обсуждавшихся первопринципов квантовой механики, дополненных еще двумя утверждениями: 1. Помимо трех “классических” степеней свободы, связанных с описанием положения частицы в пространстве (имеется в виду нерелятивистское описание), электрон обладает дополнительной “внутренней” степенью свободы, называемой спином. Соответствующая спину четвертая координата может принимать только два дискретных значения, которые удобно считать равными +1/2 и -1/2 (вполне допустимы и другие терминологии для обозначения двух базисных состояний: “спин вверх” и “спин вниз”, “вращение вправо” и “вращение влево”,  и , т.д.).  2. Для электронов строго выполняется принцип запрета Паули, согласно которому невозможно существование двух электронов в одинаковых квантовомеханических состояниях. В дальнейшем будет обсуждаться вопрос о глубокой внутренней связи между этими двумя утверждениями.

Правило Хунда. В пределах одного подуровня заполнение орбиталей электронами происходит таким образом, чтобы суммарный спиновой момент был максимальным.