Задачи по общей химии

24
энергии называются возбужденными. Энергетические уровни обозначают
буквами:
Числовое значение n 1 2 3 4 5 6 7
Буквенное обозначение K L M N O P Q.
Число энергетических уровней в атоме, находящемся в основном состоянии,
равно номеру периода, в котором находится элемент.
На одном и том же энергетическом уровне могут находиться атомные
орбитали различной формы, отличающиеся друг от друга по энергии. Поэтому
энергетические уровни разделяются на подуровни. Энергию электрона на
подуровне и форму атомной орбитали характеризует орбитальное квантовое
число l. Значение l зависит от главного квантового числа: l принимает
значения от 0 до (n–1), т. е. 0, 1, 2, 3… (n–1). В пределах данного
энергетического уровня совокупность электронов, характеризующихся
одинаковым значением l, называется энергетическим подуровнем. Подуровни
обозначают буквами:
Орбитальное квантовое число l 0 1 2 3
Обозначение энергетического подуровня s p d f.
Таким образом, при l=0, 1, 2, 3 электроны находятся соответственно на s-, p-,
d-, f-подуровнях. Электроны различных подуровней называют s-, p-, d-,
f-электронами. В этом случае говорят также о состояниях s-, p-, d-,
f-электронов, или s-, p-, d-, f-атомных орбиталях. 
Число энергетических подуровней в уровне не должно быть больше главного
квантового число n. Так, первый уровень (n=1) имеет один подуровень (s),
второй уровень (n=2) – два подуровня (s и p), третий (n=3) – три (s, p, d),
четвертый (n=4) – четыре (s, p, d, f). В оболочках атомов ныне известных
элементов электроны застраивают на каждом уровне не более четырех
подуровней. Уровни O (n=5), P (n=6), Q (n=7) содержат по четыре
подуровня. При данном значении главного квантового числа n наименьшую
энергию имеют электроны s-подуровня, затем p-, d-, f-подуровней.
Каждый подуровень составлен из орбиталей, число которых определяется
магнитными квантовым числом ml. Магнитное квантовое число m
l
определяет возможные ориентации орбитали в пространстве, связано с
орбитальным квантовым числом и может принимать целочисленные значения

25
от –l до +l, включая ноль. Определенному значению l соответствует (2l+1)
возможных значений магнитного квантового числа. Число значений m
l
указывает на число атомных орбиталей в подуровне и число возможных
направлений, по которым они могут ориентироваться в пространстве. 
Для s-подуровня l=0 и потому m
l
имеет единственное значение: m
l
=0. Таким
образом, на
s-подуровне имеется единственная
s-орбиталь, которая
расположена симметрично ядру атома. Для p-подуровня l=1 и m
l
приобретает
три значения: –1, 0, 1, т. е. р-подуровень имеет три р-орбитали и они
ориентированы по трем осям координат. d-подуровень с l=2 имеет пять
значений m
l
: –2, –1, 0, 1, 2 и, следовательно, пять d-орбиталей, которые
ориентированы по пяти разным направлениям. f-подуровень с l=3 имеет семь
значений m
l
: –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3, т. е. семь f-орбиталей. Число ориентаций
f-орбиталей равно семи. 
Условно АО обозначают в виде квадрата (квантовой ячейки)
.
Соответственно для s-подуровня имеется - одна АО , для p-подуровня – три
АО
, для d-подуровня - пять АО
, для f-подуровня - семь АО
.
Таким образом, электроны в атоме располагаются по энергетическим
уровням, удаленность которых от ядра характеризуется значением главного
квантового числа n; уровни состоят из подуровней, число которых для каждого
уровня не превышает значение n; в свою очередь, подуровень состоит из
орбиталей, количество которых задается числом значений магнитного
квантового числа m
l
. Квантовые числа n, l, m
l
характеризуют орбиталь.
Кроме движения вокруг ядра, электрон вращается вокруг собственной оси.
Это движение получило название «спин». Спиновое квантовое число m
s
характеризует два возможных направления вращения электрона вокруг
собственной оси (по часовой стрелке или против). Спиновое квантовое число
ms принимает два значения: +½ и –½. Электроны с разными спинами обычно
обозначаются противоположно направленными стрелками ↓↑.
Четыре квантовых числа n, l, m
l
, m
s
полностью характеризуют состояние
электрона в атоме. Согласно принципу Паули в атоме не может быть двух
электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел.

26
Принцип Паули определяет максимальное число электронов на одной
орбитали, уровне и подуровне. Так как АО характеризуется тремя квантовыми
числами n, l, m
l
, электроны данной орбитали могут различаться только
спиновым квантовым числом m
s
. Но m
s
может иметь только два значения +½ и
–½. Следовательно, на одной орбитали может находиться не более двух
электронов с противоположно направленными спинами
. Максимальное
число электронов на энергетическом уровне определяется как 2n2, а на
подуровне – как 2(2l+1). Максимальное число электронов, размещающихся на
различных уровнях и подуровнях, приведены в табл. 2.1. 
Последовательность заполнения электронами орбиталей осуществляется в
соответствии с принципом минимальной энергии, согласно которому
электроны заполняют орбитали в порядке повышения уровня энергии
орбиталей. Очередность орбиталей по энергии определяется правилом

жүктеу/скачать 0.75 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: