Вопрос 10. Квантованность энергетических состояний электрона в атоме есть следствие его волновых свойств.

Рассмотрим одномерную модель атома. Если длина атома равна l, то длина стоячей волны из уравнения Ле Шателье равна . N=1,2,3… (целые числа) (число полуволн)

Согласно Ур-ю де Бройля . Выразим V: .

Теперь, зная скорость электрона, можем получить его энергию:

. Поскольку n – целое, то энергия не может иметь произвольные значения.

Это всё была фигня. Суть тут:

Для полного описания состояния электрона в реальном атоме необходимо и достаточно указать значения четырёх квантовых чисел:

1. Главное квантовое число (n).

Определяет: энергетическое состояние электрона, размеры электронного облака.

Для увеличения размера Эл. Облака необходимо увеличить его энергию, т.е. главное квантовое число.

Электроны с одинаковым главным квантовым числом образуют в атоме электронные облака.

2. Орбитальное квантовое число.

Определяет формы облаков. Принимает значения от 0 до (n-1). Различным значениям n соответствует различное l, например, при n=2 l=0 или l=1.

Характеризует энерго-подуровни электрона в атоме.

0 1 2 3

S p d f

3. Магнитное квантовое число.

Показывает ориентацию электронного облака в пространстве.

Принимает значения от –l до +l.

Состояние электрона в атоме, характеризующееся 3-мя квантовыми числами – электронная орбиталь.

4. Спиновое квантовое число.

Определяет собственное состояние электрона и не связано с движением электрона вокруг ядра.

Имеет 2 значения: +/- ½. + по час. стрелке, - против час. стрелки.

Вопрос 11. Принцип Паули

В электроне не может быть 2-х электронов, у которых все 4 квантовых числа одинаковы.

Следует, что каждая орбиталь, заданная числами n,l и m, может быть занята всего 2-мя электронами с противоположными спинами

Такие электроны называются спаренными.

Таблица (выровнена очень тупо!)

Уровень Подуровень Знач. m Число орбиталей Макс. число

Подуровня уровня электронов

Уровня под-

уровня

N=1 s(l=0) m=0 1 1 2 2

N=2 S(l=0) m=0 1 4 2 8

p(l=1) m=-1,0,1 3 6

N=3 s(l=0) m=0 1 9 2 18

P(l=1) m=-1,0,1 3 6

D(l=2) m=-2…+2 5 10

N=4 s(l=0) m=0 1 16 2 32

P(l=1) m=-1,0,1 3 6

D(l=2) m=-2…+2 5 10

F(l=3) m=-3…+3 7 14

Правило Хунда/Гунда

Устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома минимальны.

При составлении структурной формулы используется правило Клечковского:

При увеличении заряда атома последовательное заполнение электронных орбиталей происходит от орбиталей с меньшим значением суммы главного орбитального квантовых чисел (n+L) к орбиталям с большим значением этой суммы.

При одинаковых значениях суммы энергия тем выше, чем выше значение n.

Второе правило Клечковского

При одинаковых значениях суммы (n+l) заполнение орбиталей происходит последовательно в направлении возрастания значения главного квантового числа n.