Строение атома

Состояние электрона в атоме можно представить в виде электронного облака, которое называют атомной орбиталью (АО). Размеры, форма и расположение АО в пространстве возле ядра атома определяются параметрами, которые получили названия квантовых чисел электрона. Каждый электрон в атоме имеет свой индивидуальный набор из четырех квантовых чисел.

ГЛАВНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО n определяет энергетический уровень электрона (электронную оболочку) и размеры электронного облака, n имеет значения 1,2,3,4,..∞ Чем больше n, тем больше энергия электрона, тем дальше находится электрон от ядра атома.

ПОБОЧНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО ℓхарактеризует энергетический подуровень электрона и форму электронного облака. Значения ℓ зависят от n и изменяются через единицу от (n-1) до 0. Так, если n =3 (третий электронный уровень), то ℓ имеет три значения: 2,1,0. В таком случае говорят, что третий энергетический уровень атома имеет три подуровня. Соответственно, на первом уровне - один подуровень, на втором - два, на четвертом - четыре и т.д. Энергетические подуровни имеют буквенные обозначения, если ℓ=0- это s-подуровень, ℓ = 1 - р-подуровень; ℓ =2 - d-подуровень; ℓ=3 - f-подуровень. Энергетические подуровни имеют определенную емкость, на подуровне s может находиться не более двух электронов, на р – 6; на d -10 и f -14 электронов.

МАГНИТНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО m определяет ориентацию электронного облака в пространстве и, как следствие этого, его магнитные свойства. Значения m зависят от ℓ и изменяются через единицу от + ℓ..0...- ℓ. Так, если ℓ =3, то m имеет значения: +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3. Графически каждое значение обозначается клеткой «□», или чертой «—«. (Одна клетка или черта соответствует одной АО).

СПИНОВОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО s характеризует собственный момент количества движения электрона, который представляют как вращение электрона вокруг собственной оси (вращение волчка). s имеет, поэтому, только два значения +1/2 и -1/2. Графически спин электронов обозначается вертикальными стрелками (↑↓) разного направления.

Распределение электронов по АО происходит в соответствии с ПРИНЦИПОМ ПАУЛИ И ПРАВИЛОМ ХУНДА.

ПРИНЦИП ПАУЛИ. В атоме не может быть электронов с одинаковым набором квантовых чисел. Электроны должны отличаться между собой хотя бы одним квантовым числом.

ПРАВИЛО ХУНДА. При последовательном заполнении электронами свободных АО электроны занимают АО вначале по одному, имея спин +1/2, (значение суммарного спина электронов должно быть максимальным).