Квантовые числа. Принцип Паули.

Основной характеристикой электрона в атоме является энергия электрона. Состояние электрона в атоме (энергия электрона, электронная орбиталь) характеризуют набором квантовых чисел.

Главное квантовое число «n» характеризует энергию электрона на данном уровне и размер электронных орбиталей данного уровня.

Величина «n» соответствует номеру энергетического уровня и принимает значения целых чисел от 1 до ∞ (бесконечности):

n= 1,2,3,4,5,6,7…..∞

 

Орбитали, которые имеют одинаковой значение «n», близки между собой по энергии и по размеру.

Совокупность орбиталей, которые имеют одинаковое значение главного квантового числа составляют энергетический уровень.

Количество энергетических уровней в атоме равно номеру периода П.С., в котором находится элемент. Максимальное число электронов на уровне определяется по формуле 2n ² , где – номер уровня, значение главного квантового числа. Уровни принято обозначать цифрами или буквами:

 

K L M N O P Q

n=1 n=2 n=3 n=4 n =5 n=6 n=7

max e 2 8 18 32

 

энергия и размер орбиталей увеличивается

 

Наименьшей энергией обладает 1-ый уровень от ядра, наибольшей– последний уровень. Распределяют электроны по уровням, начиная с 1-го уровня. Завершенный уровень имеет максимальное число электронов. На последнем уровне не может быть более 8 электронов. Совокупность электронов, которые находятся на одном электрическом уровне – электронный слой.

 

Пример: Распределить по уровням электроны атома серы.

 

Сера находится в III периоде, следовательно, имеет 3 уровня; порядковый номер серы 16, следовательно, имеет 16 е.

 

₁₆S K L M

n=1 n=2 n=3

2 8 6

На одном энергетическом уровне могут находиться орбитали (электронные облака), которые имеют различные геометрические формы.

Форма орбиталей и облаков характеризуется орбитальным (побочным) квантовым числом (), а также характеризует энергию электрона на данном подуровне. На уровне «n» орбитальное квантовое число принимает значения целых чисел от 0 до (n – 1). Каждому значению электрона соответствует определенная форма электронной орбитали, которую принято обозначать буквами (s, p, d, f) и называть подуровнями. Орбитали, для которых = 0, имеют форму шара и называются s – орбиталями, для которых = 1, имеют форму объемной восьмерки и называются p- орбиталями. Орбитали с большими значениями

Имеют сложную форму

= 0 = 1 = 2 = 3

 

 

s p d f

 

 

Число подуровней на уровне равно номеру уровня

 

номер уровня n = 1 n = 2 n = 3

s число подуровней 1 s 2 s2p 3s3p3d

 

Цифра перед подуровнем обозначает номер уровня.

 

d- орбитали есть на всех энергетических уровнях, кроме первого (K) и второго (L) уровней.

f – орбитали есть на всех энергетических уровнях, кроме первого (K), второго (L) и третьего (M) уровней.

Число электронов на подуровне указывают в виде степени буквенного обозначения. Максимальное число электронов на подуровнях следующее: s ², p⁶, d ¹⁰, f ¹⁴

Энергия орбиталей (E), которые находятся на одном энергетическом уровне, но имеют различную форму, неодинакова. На уровне энергия подуровня увеличивается от Es Ep Ed Ef

Энергетические уровни состоят из энергетических подуровней.

Энергетический подуровень – это совокупность орбиталей, которые находятся на одном энергетическом уровне и имеют одинаковую форму.

Значит, орбитали одного подуровня имеют одинаковые значения главного квантового числа (n) и одинаковые значения побочного квантового числа ().

Пример: Распределить электроны атома серы по подуровням.

₁₆S K L M

n=1 n=2 n=3 по уровням

2 8 6

 

1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁴3d по подуровням