1. Строение атома

Атом представляет собой сложную систему находящихся в движении и взаимодействии элементарных частиц. Он состоит из положительно заряженного ядра, в котором заключена основная его масса, отрицательно заряженных электронов. Заряд ядра равен числу содержащихся в нем протонов (Z) и соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе. Его указывают слева внизу у символа элемента, например, (Z = 14).

Число электронов в атоме равно заряду его ядра, а, следовательно, совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе.

Суммарное число протонов и нейтронов соответствует массовому числу атома (A) (; А=28).

Число нейтронов (N) вычисляется по формуле

N = A – Z,

где А – массовое число атома.

1.1. Энергетическое состояние электронов в атоме

Энергетическое состояние электронов в атоме характеризуют четыре квантовых числа: n, l, m_l, s.

n – главное квантовое число – характеризует энергию электрона в зависимости от удаленности его от ядра; n определяет номер энергетического уровня и может принимать целочисленные значения:

n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7…

l – орбитальное или азимутальное квантовое число – характеризует энергию электрона в зависимости от формы орбитали. Область пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется его орбиталью.

l может принимать целочисленные значения в интервале от 0 до (n–1), где n – главное квантовое число.

Если n = 1 (первый уровень), то l = 0, т.е. существует один подуровень. Если n = 2, то l принимает два значения: l = 0 и l = 1, т.е. два подуровня, если n = 3, то l = 0, 1, 2, если n = 4, то l = 0, 1, 2, 3, т. е. число подуровней равно номеру уровня. Каждому значению l соответствует определенная форма орбитали.

Подуровни имеют буквенное обозначение:

Значение орбитального квантового числа, l	0	1	2	3
Обозначение подуровня (орбитали)	s	p	d	f

s-орбитали имеют сферическую форму; р-орбитали ‑ правильной объемной восьмерки. Более сложную форму имеют d- и f-орбитали. Схематично орбиталь обозначают одной квантовой ячейкой

m_l – магнитное квантовое число – характеризует энергию электрона в зависимости от ориентации орбитали в пространстве. Число значений m_l определяют по формуле (2l + 1), m_l принимает значения –l...0...+l.

Если l = 0 (s-подуровень), то m_l = 0 (одно значение m_l), т.е. s-орбиталь имеет одну ориентацию в пространстве Для l = 2 (р-подуровень) m_l = +1, 0, –1 (три значения m_l), т.е. р-орбитали направлены в пространстве по трем координатным осям. Это обозначается тремя квантовыми ячейками Для d-орбиталей возможно 5 ориентаций в пространстве (5 квантовых ячеек) , для f-орбитали –семь .

s – спиновое квантовое число – характеризует энергию электрона в зависимости от вращения его вокруг своей собственной оси, s принимает значения +1/2 или –1/2. Условно электрон обозначают стрелкой ↑ (s = +1/2) или ↓ (s = –1/2).