8. Характеристика основных квантовых чисел: n, m, l, s; строение электронных оболочек атомов.

Ответ. Четыре квантовых числа описывают состояние электрона в атоме, характеризуют его энергию, спин, формулу электронного облака и его ориентацию в пространстве. Главное квантовое число – n определяет энергетический уровень электрона, удалённость энергетического уровня от ядра и размер электронного облака. Главное квантовое число принимает любые целочисленные значения, начиная с n=1 (n=1,2,3,…) и соответствует номеру периода. Орбитальное квантовое число – L определяет геометрическую форму атомной орбитали. Имеет значения от 0,1,2,3…(n-1). Независимо от номера энергетического уровня, каждому значению орбитального квантового числа соответствует орбиталь особой формы. “Набор” таких орбиталей с одинаковыми значениями главного квантового числа называется энергетическим уровнем. Каждому значению орбитального квантового числа соответствует орбиталь особой формы. 0=s, 1=p, 2=d, 3=f. Магнитное квантовое число – m определяет ориентацию орбитали в пространстве относительно внешнего магнитного или электрического поля. Магнитное квантовое число принимает любые целочисленные значения от -l до +l, включая 0. Для s-орбитали l=0, m=0 - одна равноценная ориентация в пространстве (одна орбиталь). Для p-орбитали l=1, m=-1,0,+1 - три равноценные ориентации в пространстве (три орбитали). Для d-орбитали l=2, m=-2,-1,0,1,2 - пять равноценных ориентаций в пространстве (пять орбиталей). Для f-орбитали: l=3, m=-3,-2,-1,0,1,2,3 - семь равноценных ориентаций в пространстве (семь орбиталей). Спиновое квантовое число – ms (s) определяет магнитный момент, возникающий при вращении электрона вокруг своей оси. Спиновое квантовое число может принимать лишь два возможных значения +1/2 и -1/2. Принцип Паули– в атоме не может быть 2 электронов у которых все 4 квантовые числа были бы одинаковыми. Электроны в электронной оболочке атома расположены слоями. Электроны в разных слоях различаются энергией взаимодействия с ядром атома. Чем дальше от ядра находится электрон, тем меньше энергия его взаимодействия с ядром. Вместимость электронных слоев различная. В первом слое, у всех элементов, кроме водорода, находится 2 электрона Во втором слое может находиться не больше восьми электронов. В третьем слое максимально может расположиться 18 электронов. В четвертом слое максимально бывает 32 электрона. Если N — максимальное число электронов на электронном слое с номером n, то для определения числа N можно воспользоваться формулой N = 2n2. Завершенный электронный слой — это слой в атоме, содержащий максимально возможное для него число электронов. Электронные слои заполняются так: сначала первый, потом второй и последующие — по мере уменьшения энергии их взаимодействия с ядром. Число электронных слоев атома равно номеру периода химического элемента в таблице Менделеева. Валентный слой — это внешний электронный слой. Внешний слой всегда содержит не больше восьми электронов. Восьми-электронный внешний слой характеризуется повышенной устойчивостью. Зная максимальное число электронов в каждом электронном слое атома, можно составить схему расположения электронов по слоям в заданном элементе. Электронные слои атомов называют энергетическими уровнями. Химические свойства атомов определяются свойствами их электронов. Движение электронов в атоме описывают с привлечением понятия орбитали. Каждый электрон в атоме находится на своей орбитали. Орбиталь — это часть электронного облака, создаваемого электронами при движении в атоме. Орбиталь — это пространство около ядра, где чаще всего находится электрон. Электроны первых 30 химических элементов от водорода до цинка размещены на орбиталях трех видов — s, р и d. Вместимость любой орбитали — два электрона. На 1-м энергетическом уровне одна s-орбиталь.