Периодическая система элементов. строение атома

С точки зрения квантовой механики состояние электрона в атоме можно представить в виде электронного облака определенной формы, которое называют атомной орбиталью (АО). Размеры, форма и расположение АО в пространстве вокруг ядра атома определяются четырьмя квантовыми числами.

Главное квантовое число (n) определяет энергию электрона – его энергетический уровень. Оно принимает значения
n=1, 2, 3, 4…. Чем больше n, тем выше энергия электрона, тем дальше находится он от ядра атома.

Орбитальное квантовое число () определяет форму атомной орбитали.

Энергетический уровень расщеплен на подуровни, поэтому орбитальное квантовое число характеризует данный подуровень. Орбитальные квантовые числа принимают значения от 0 до (n-1). Обычно подуровни обозначаются буквами.

Орбитальное

квантовое число () 0 1 2 3

Энергетический

подуровень s p d f

Магнитное квантовое число (m) характеризует ориентацию орбитали в пространстве. Оно принимает значения от —…0…+. Например, если =2, то m имеет значение -2, -1, 0 +1, +2 – пять вариантов ориентации. Условно АО обозначают в виде клетки .

Для s-подуровня имеется одна АО ;

для р-подуровня – три АО ;

для d-подуровня – пять АО ;

для f-подуровня – семь АО .

Спиновое квантовое число (ms) характеризует вращение электрона вокруг собственной оси. Спиновое квантовое число имеет только два значения:

+1/2 – вращение по часовой стрелке;

-1/2 – вращение против часовой стрелки.

Графически электрон обозначают вертикальной стрелкой. Электроны с разными спинами – противоположно направленными стрелками ¯.

Распределение электронов по атомным орбиталям происходит в соответствии с определенными закономерностями.

Принцип наименьшей энергии: электроны заполняют орбитали в порядке повышения уровня энергии орбиталей:

Es < Ep < Ed < Ef

Первыми заполняются орбитали с минимальными уровнями энергии.

Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов, для которых одинаковы значения всех четырех квантовых чисел. На одной АО может находиться не более двух с противоположными спинами .

Правило Хунда: располагаются в атоме так, чтобы суммарный спин был максимальным, т.е. при заполнении орбиталей располагаются по одному, затем орбитали заполняются вторыми с противоположными спинами.

Правило Клечковского: заполнение подуровней происходит в порядке возрастания суммы квантовых чисел , а при равной сумме в порядке возрастания числа n.