4. 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 n = 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 (n 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 (f-электроны) т может принимать пять различных зна­чений (—2,—1,0,+1,4-2). Вообще, некоторому значению I со­ответствует (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, I и 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 английского spin — кручение, вращение); спин обычно обозначают буквой s. Спин электрона может иметь только два значения: +1/2 или —1/₂; 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 орбиталям 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.

5. Электронные и электронно-графические формулы.Привести конкретные примеры указанных формул для элементов 3,5,7 периодов.