Как определять квантовые числа
- Квантовые числа и состояние электрона
- Электронная оболочка и электронные уровни
- Орбитальное квантовое число и форма орбиталей
- Магнитное квантовое число и атомные орбитали
- Спиновое квантовое число и угловой момент электрона
Квантовые числа и состояние электрона
Каждый атом химического элемента состоит из ядра и электронной оболочки. Состояние электрона в атоме характеризуется его квантовыми числами. Квантовое число электрона n, называемое главным квантовым числом, определяет энергию электрона в атоме водорода и в одноэлектронных системах. Формула для расчета энергии электрона: E = -13,6/(n^2) эВ.
Электронная оболочка и электронные уровни
В многоэлектронных уровнях электроны с одинаковыми значениями главного квантового числа n образуют электронную оболочку или электронный уровень. Уровни обозначаются заглавными латинскими буквами K, L, M... в соответствии с квантовым числом n. Максимальное число электронов на каждом уровне равно 2*(n^2).
Орбитальное квантовое число и форма орбиталей
Орбитальное квантовое число l принимает значения от 0 до n-1 и характеризует форму орбиталей. Оно определяет подоболочку, на которой расположен электрон. Квантовым числам l соответствуют буквенные обозначения s, p, d, f, g... Буквенные обозначения присутствуют в записи электронной конфигурации химического элемента. Всего на подоболочке может быть 2(2l+1) электронов.
Магнитное квантовое число и атомные орбитали
Магнитное квантовое число ml определяет пространственное значение атомных орбиталей. Оно принимает целые значения от -l до l через единицу, то есть всего (2l+1) значений.
Спиновое квантовое число и угловой момент электрона
Электрон является фермионом, то есть имеет полуцелый спин, равный 1/2. Спиновое квантовое число ms принимает два возможных значения - 1/2 и -1/2, представляющие собой две проекции углового момента электрона на выделенную ось.
Таким образом, квантовые числа определяют состояние электрона в атоме и характеристики его орбитали. Учет этих чисел позволяет понять структуру атомов и их взаимодействие в химических реакциях. Знание квантовых чисел особенно важно для понимания электронной конфигурации химических элементов, которая указывает на расположение электронов в электронной оболочке. Для выполнения таких расчетов, можно использовать таблицу Менделеева, в которой содержится информация о квантовых числах элементов.