1.1. Атомная орбиталь и квантовые числа

Атомная орбиталь – область пространства, в которой вероятность нахождения электрона максимальна, больше 90%. АО описывается четырьмя числами строго определенного значения, называемыми квантовыми. Схематически АО обозначают .

Главное квантовое число n – энергия ЭУ, на котором находится АО, номер периода, на котором находится элемент в ПСЭ. Оно принимает значения целых чисел: n = 1,2,3,4…

Начиная со второго периода (n =2) ЭУ расщепляются по энергии на подуровни. Второе квантовое число l - орбитальное определяет энергию подуровня и форму АО. Оно принимает значения от 0 до (n-1), где п – главное квантовое число. Ниже представлены буквенное обозначение АО для разных значений l.

Орбитальное квантовое число и форма ао.

l	1	2	3	4
Форма АО	s	P	d	F

Электроны, находящиеся на соответствующих АО, а также элементы, имеющие такие валентные электроны, называются s-, p-, d-, f- электронами и элементами. Наиболее простая форма АО – s – сферическая, имеет наименьшую энергию подуровня.

Количество АО определенной формы, т.е. количество энергетических подуровней, на которых находятся АО ЭУ, определяется третьим квантовым числом m_l./ Магнитное квантовое число m_l определяет количество способов ориентации АО определенной формы в пространстве вокруг ядра и принимает значения от – l до + l, где l – орбитальное квантовое число. Поэтому s–АО - одна, p – АО – три,d-АО – пять, f-АО – семь. Ниже приведены АО, находящиеся на ЭУ каждого периода ПСЭ, вычисленные исходя из возможных значений n и l

Периоды и находящиеся на них АО.

Период	Количество и формы АО
	S	P	D	f
1	
2		
3			
4-7				

Четвертое квантовое число m_s – спиновое (спин – вращение) определяет количество электронов на каждой АО и принимает только два значения, равные +1/2 и –1/2.Оно определяет взаимоориентацию магнитных полей, образовавшихся за счет вращения электрона по своей собственной «орбите» и в пространстве вокруг ядра. Таким образом, на каждой АО не может быть более 2 электронов с разными спинами, которые схематично обозначают стрелками .

1.2. Заселение ао в многоэлектронном атоме.

Заселение АО в многоэлектронном атоме подчиняется трем основным правилам: принципу наименьшей энергии, принципу Паули, правилу Хунда.

Принцип наименьшей энергии. Электроны заселяют АО с наименьшей энергией. Чем ближе к ядру находится ЭУ, тем его энергия ниже. Соотношение энергий АО разных подуровней одного ЭУ: Е_s  Е_p Е_d  Е_f.

Определить АО с наименьшей энергией помогает правила Клечковского:

1.АО с наименьшей энергией имеет наименьшее значение суммы главного и орбитального квантовых чисел:  (n+l) = min. Например, энергия АО 4s (n=4, l=0) меньше энергии АО 3d (n=3, l=2). Поэтому по принципу наименьшей энергии сначала заселяется АО 4s, а затем, когда она уже занята, происходит заселение АО 3d.В 4 периоде ПСЭ сначала Вы найдете два элементы с электронами на АО 4s (К и Са), а затем только 10 элементов с электронами на 3d подуровне (Sc - Zn).

2.Если  (n+l) двух АО равны между собой, то сначала заселяются АО с наименьшим числом n. Например, энергия АО 3d (n=3, l=2) меньше энергии АО 4р (n=4, l=1). Поэтому в 4 периоде ПСЭ 4р элементы (Ga – Kr) стоят за 3d элементами.

Принцип Паули: никакие 2 электрона в атоме не могут иметь одинаковый набор всех четырех квантовых чисел.

Правило Хунда: сначала происходит заселение АО (одной формы и энергии) по одному электрону, а затем, когда они уже заняты, происходит их заселение по второму электрону.