Состояние электрона в атоме. Квантовые числа.
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (8 класс) на тему

Тема: Состояние электрона в атоме. Квантовые числа.

n – главное квантовое число,

l – орбитальное квантовое число,

ml – магнитное квантовое число,

ms – спинное квантовое число.

n – соответствует энергетическому уровню (или периоду ПСХЭ).

l – соответствует энергетическому подуровню: l = n – 1.

ml – соответствует положению электронной орбитали в пространстве на энергетическом подуровне и принимает значения «-», «0», «+».

ms – соответствует спину (вращение электрона вокруг своей оси по часовой или против часовой стрелки и обозначается: -1/2  и  +1/2).

Помните: Квантовыми числами описывается только последним поставленный электрон.

l                 0                  1                                2                                                      3

                   s                  p                                d                                                      f

                 ml

Примеры:

Различные состояния электронов в атоме неравноценны, и электронные орбитали заполняются электронами строго определенным образом, подчиняясь следующим основным закономерностям:

1. Принцип минимума энергии.

Электрон поступает на ту орбиталь, энергия которой минимальна. Согласно правилу В. М. Клечковского, порядок заполнения энергетических состояний определяется стремлением атома к минимальному значению суммы главного и побочного (орбитального) квантовых чисел, причем в пределах фиксированного значения (п + l) в первую очередь заполняются состояния, отвечающие минимальным значениям п.

Например, для атома кальция при распределении электронов по орбиталям предпочтительнее 4s-орбиталь (п + l = 4 + 0 = 4), чем 3d-орбиталь (n + l = 3 + 2 = 5). А для атома скандия предпочтение следует отдать 3d-орбитали (п + l = 3 + 2 = 5), а не 4р-орбитали (п + l = 4 + 1 = 5), так как при одинаковых суммах квантовых чисел (п + l) Зd-орбиталь имеет меньшее значение п = 3.

2.        Принцип Паули.

В атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел.

Поэтому на каждой орбитали может находиться не более двух электронов (у которых главное, орбитальное и магнитное квантовые числа одинаковы), но обязательно с противоположными спинами. Используя этот принцип, можно подсчитать максимальное число электронных состояний N, соответствующих различным значениям главного квантового числа п: N = 2п2.

3.        Правило Гунда (или Хунда).

Электроны располагаются на одинаковых орбиталях таким образом, чтобы суммарное спиновое число их было максимальным.

Таким образом, наиболее устойчивому состоянию атома соответствует максимально возможное число неспаренных электронов с одинаковыми спинами. Например, на р-подуровне 3 электрона будут занимать орбитали так

В этой записи каждая электронная орбиталь обозначена клеткой (квантовой ячейкой), а электрон — стрелкой, направление которой соответствует направлению спина.