Как определить главное квантовое число
- Строение электронных оболочек атомов и квантовые числа
- Главное квантовое число
- Побочные квантовые числа
- Магнитное квантовое число
- Спиновое число
- Принцип Паули и заполнение электронных оболочек
- Строение электронных оболочек
- Строение атомов и благородные газы
- Заключение
Строение электронных оболочек атомов и квантовые числа
Квантовая механика предлагает интересные и необычные представления о строении атомов и электронных оболочек. В соответствии с квантовой механикой, электрон может находиться в любой точке возле ядра атома, но вероятность его присутствия в разных точках различна. Электроны, двигаясь в атоме, образуют электронное облако, и места, где они находятся чаще всего, называются орбиталями.
Главное квантовое число
Главное квантовое число, обозначаемое как n, определяет общую энергию электрона на орбитали. Оно принимает целые значения, такие как 1, 2, 3 и т.д. Если значение главного квантового числа равно бесконечности (n=∞), это означает, что электрону была сообщена энергия ионизации, которая позволяет ему отделиться от ядра.
Побочные квантовые числа
В пределах одного уровня энергии электроны могут отличаться подуровнями, которые характеризуются побочным квантовым числом l (орбитальным). Значение побочного квантового числа l может быть от 0 до (n-1), где n - главное квантовое число. Значения l обычно обозначаются буквами и зависят от формы электронного облака.
Магнитное квантовое число
Движение электрона по замкнутой траектории вызывает появление магнитного поля. Состояние электрона, связанное с магнитным моментом, характеризуется магнитным квантовым числом m(l). Магнитное квантовое число определяет ориентацию электрона в пространстве магнитного поля и может принимать значения от (-l) до (+l).
Спиновое число
В 1925 году ученые предположили наличие у электрона спина - собственного момента импульса, не связанного с его движением. Спиновое число m(s) может принимать только два значения: +1/2 и -1/2.
Принцип Паули и заполнение электронных оболочек
Согласно принципу Паули, в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором четырех квантовых чисел. То есть хотя бы одно из этих чисел должно различаться. Например, на первой орбите, где главное квантовое число n=1, могут находиться не более двух электронов с разными спиновыми числами.
Строение электронных оболочек
На второй орбите, где главное квантовое число n=2, побочное квантовое число принимает значения l=0 и l=1. Магнитное квантовое число m(l) равно 0 для l=0 и принимает значения (+1), 0 и (-1) для l=1. Для каждого из этих вариантов существуют по два спиновых числа. Максимальное число электронов на втором энергетическом уровне равно 8.
Строение атомов и благородные газы
Например, у благородного газа неона полностью заполнены электронами два энергетических уровня. Общее число электронов в неоне равно 10 (2 электрона на первом уровне и 8 электронов на втором). Благородные газы, такие как неон, являются инертными и не вступают в химические реакции с другими веществами. Другие вещества, вступая в реакции, стремятся приобрести структуру благородных газов.
Заключение
Для полного объяснения строения электронных оболочек атомов используются принцип Паули, принцип наименьшей энергии и правило Гунда. Квантовые числа n, l, m(l) и m(s) позволяют определить распределение электронов в атоме и форму электронных облаков. Изучение строения атомов помогает понять многие химические свойства веществ и их взаимодействия.
