14 Квантово-механическая модель атома. Атомные орбитали. Квантовые числа.

В основу КММ положена квантовая теория атома, согласно которой электрон обладает как свойствами частицы, так и свойствами волны. Другими словами, о местоположении электрона в определенной точке можно судить не точно, а с определенной долей вероятности. Поэтому в КММ орбиты Бора заменили орбиталями. Вся совокупность сложных движений электрона в атоме описывается 5 квантовыми числами: главным n, побочным l, магнитным m_l, спиновым s и проекцией спина m_s

1. главное квантовое число- хар-ет энергет уровни электрона в Эл/магнитном поле ядра, n- номер энергет уровня, принимает любые целые значения от 1 до ∞, исключая 0.

2. орбитальное – хар-ет форму Эл/орбиталей, приним все значения от 0 до n-1. орбитальное квант число обознач лат строчными буквами s,p,d,f. 0-s орбиталь (шар), l=1 (p-орбиталь- гантеля), и др.

3. магнитное- хар-ет пространственную ориентацию Эл/облаков , относительно др друга может принимать любве целые численные значения от - ∞ до + ∞, включая 0.

4. спиновое – хар-ет движение электрона вокруг собственной оси . имеет всего 2 значения: -1/2 и + ½. S- состояние м.б.не более 2℮, p- 6℮, d-10℮, f-14℮.

Атомная орбиталь — пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона. Каждой орбитали соответствует свой уровень энергии. Электрон может перейти на уровень с большей энергией, поглотив фотон. При этом он окажется в новом квантовом состоянии с большей энергией. Аналогично, он может перейти на уровень с меньшей энергией, излучив фотон. Энергия фотона при этом будет равна разности энергий электрона на этих уровнях. Атомные орбитали отличаются энергией, размером, формой и положением в пространстве относительно ядра. Согласно квантово-механическим расчетам s-орбитали имеют форму шара, p-орбитали — форму гантели, d-орбиталь в зависимости от характеризующих ее квантовых чисел может принимать две различные формы, а f-орбиталь — четыре различные формы.

15 Многоэлекторонные атомы - это атомы, содержащие более одного валентного электрона. Принцип наименьшей энергии. При заполнении электронами уровней и подуровней последовательность размещения электронов должна отвечать как наименьшей энергии электрона, так и наименьшей энергии атома в целом. Электрон не занимает вышележащий уровень, если в нижележащем есть ячейки, располагаясь в которых, он будет обладать меньшей энергией. Этот принцип выражает общее термодинамическое требование к устойчивости системы: максимуму устойчивости системы соответствует минимум ее энергии. Но помните также и о том, что в состоянии максимальной устойчивости электронной системы в атоме связь электронов с ядром наиболее прочна. Чем ближе к ядру находится электрон, тем прочнее его связь с ядром. правило Клечковского. Энергия электрона в атоме определяется значениями главного n и побочного l квантовых чисел, поэтому сначала заполняются электронами те энергетические уровни и подуровни, для которых сумма значений квантовых чисел n + l минимальна. Если для двух подуровней одного или разных уровней суммы n + l равны, то сначала заполняется подуровень с меньшим значением n. Правило Гунда (Хунда). Заполнение электронами ячеек p-, d- и f-подуровней вначале происходит неспаренными электронами, и лишь после такого заполнения подуровня начинается вхождение в ячейки вторых электронов (с противоположными спиновыми квантовыми числами), т. е. происходит их спаривание.

У эл-ов 2го периода электр. заполн. второй энергет. уровень, на кот. может нах-ся не более 8 электр. Вначале электр. заполн. s подуров., потом р.

Li 1s²2s¹ Be 1s²2s² Ne 1s²2s²2p⁶

На внеш. энерг. уровне атома не может нах-ся более 8 электр., поэт. 2ой электрон. слой атома Nе яв-ся завершенным.

В ат. эл-ов 3го периода формир-ся 3й электр. слой, на кот. нах-ся до 18 электр. Вначале заполн-ся s подуров., потом p, заполнение d подуровня 3го энергет. уровня не происх.

Nа 1s²2s²2p⁶3s¹ Al 3s²3p¹ Ar 3s²3p⁶

У первых 2х эл-ов 4го периода начинает заполняться 4й энергет. уровень

F 1s²…..3p⁶4s¹ Ca 3p⁶4s²

Начиная с эл-та №21 скандия происходит заполнение электронов d подуровня 3 энергет. уровня. На этом подуровне может быть 10 электр., поэт. у эл-ов начиная со Sc заполн-ся только 3d подуров.

Sc 3p⁶4s²3d¹

В дальн. электрон. формулы записыв-ся по порядку номеров уровней энергии электронов

Mn 4s²4p¹3d¹

Заполн-е энерг. уровней эл-ов 5го периода идет аналогично. Начиная с иттрия у десяти эл-ов происходит заполнение электронов 4d подуровня. В атомах эл-ов 6-7 периодов начиная с Ce появ-ся электр. на f подуровнях.

У атомов некот-ых эл-ов наблюдается явление проскока электр. с внеш. энергет. уровня на последний Cr 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹ Cu 3s²3p⁶3d¹⁰4s¹

Область пространства, где наиболее часто пребывает электрон облако наз атомной орбиталью. АО – есть распределение отрицат заряда в пространстве. Орбитали бывают нескол типов: s,p,d,f (q). Т.о. каждая орбиталь наз-ся от назв-я спектральной линии