4. Волновые свойства электрона. Квантовые числа, s-,p-,d-,f-состояния электрона. Электронные орбитали.

О наличии волновых свойств электрона первым высказался французский учёный Л. де Бройль. Уравнение де Бройля: =h/mV. (выводится из равенства импульсов mv=h/было доказано через дифракционные кольца) Если электрон обладает волновыми свойствами, то пучок электронов должен испытывать действие явлений дифракции и интерференции. Волновая природа электронов подтвердилась при наблюдении дифракции электронного пучка в структуре кристаллической решётки. Поскольку электрон обладает волновыми свойствами, положение его внутри объёма атома не определено. Положение электрона в атомном объёме описывается вероятностной функцией, если её изобразить в трёхмерном пространстве, то получим тела вращения.

Состояние любого электрона в атоме может быть охарактеризовано набором 4 квантовых чисел. n – главное квантовое число, l – побочное, m – магнитное, s – спиновое. Главное к.ч. характеризует собой общий запас энергии системы, если уподобить электрон облаку, то главное к.ч. характеризует собой размеры этого облака. Электроны одного и того же энергетического уровня образуют электронную оболочку. Г.к.ч принимает целочисленные значения от 1 до 7 (1 – K, 2 – L, 3 – M, 4 – N, 5 – O, 6 – P, 7 – Q). Электроны одного и того же уровня могут различаться по энергетическому состоянию. Электронные уровни подразделяются на подуровни. Электроны одного и того же подуровня различны по величине момента количества движения mvr (m – масса, v - скорость на орбите, r – радиус орбиты). Электроны различных подуровней имеют различную форму облака. Энергетическое состояние электрона на подуровне характеризуется с помощью побочного к.ч. (l=n-1). Max число подуровней-4 (K – s; L – s, p; M – s, p, d; N – s, p, d, f). m – магнитное к.ч. – ориентация электронного облака в пространстве ( –l,0,+l; summa=2l+1 ). Спиновое к.ч. – характеризует направление вращения электрона. Принимает два значения – _0h/2pi) и –_ов-h/2pi).

5. Принцип Паули. Емкость энергетических уровней и подуровней атомов элементов.

Принцип Паули: в атоме не может быть 2 электронов с одинаковым набором всех 4 к.ч. Могут быть попарно параллельны все, кроме хотя бы s. Число электронов на подуровне – 2(2l+1). Максимальное число электронов на уровне – 2n². Максимальное число электронов на уровне - 32.

Распределение электронов по уровням и подуровням изображается с помощью электронных формул или ячеек.

Ограничение принципе Паули: внешний электронные слой элемента (за исключением эл-та 46 Pd) может состоять только из двух (s и p) подуровней, то есть его максимальная конфигурация s²p⁶, т.е. 8 электронов.

Энергетический уровень			Энегргетический подуровень			Магнитное к.ч. m		Число энерг сост на подуровне (2l+1)	Макс число е на подуровне 2(2l+1)	Макс число е на уровне 2n2
Букв.	n	Букв.		l
K	1	s		0	0		1		2	2
L	2	s p		0 1	0 -1,0,+1		1 3		2 6	8
M	3	s p d		0 1 2	0 -1,0,+1 -2,-1,0,+1,+2		1 3 5		2 6 10	18
N	4	s p d f		0 1 2 3	0 -1,0,+1 -2,-1,0,+1,+2 -3,-2,-1,0,+1,+2,+3		1 3 5 7		2 6 10 14	32