Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Заполнения электронной оболочки атомов.

Читайте также:
  1. C) Скоба - утолщение слиз оболочки, лежащее позади слепого отв на уровне второй и третьей жаберных дуг.
  2. III. Общие правила заполнения рецепта.
  3. IV. Энергетические характеристики атомов.
  4. Адрес электронной почты для отправки работ участников: ekokliio@yandex.ru
  5. Алгоритмы заполнения с затравкой.
  6. Анализ процесса сбора, обработки и передачи информации с использованием алгоритмического языка и электронной таблицы Microsoft Excel
  7. Атмосфера: состав, строение, значение для географической оболочки
  8. Безопасность электронной почты. Методы борьбы со спамом
  9. В) SMTP — простой протокол передачи электронной почты
  10. Ваши действия при попадании концентрированной кислоты на слизистые оболочки

Согласно современным представлениям, электрон обладает одновременно свойствами

волны и частицы, поэтому для описания его поведения нельзя пользоваться привычными

характеристиками, такими как скорость и траектория движения. Вместо этого используют

полную энергию электрона (сумма потенциальной и кинетической энергии) и вероятность

обнаружения электрона в заданной области пространства.

Состояние электрона в атоме характеризуется волновой функцией, являющейся

решением волнового уравнения Шредингера. Из математического анализа уравнения

вытекает дискретность значений энергии электрона, момента количества орбитального

движения и проекции этого момента на выделенное в пространстве направление.

Дискретность выражается квантовыми числами: главным – n, орбитальным – l, магнитным – ml. Четвертое квантовое число – ms, называют спиновым. Волновая функция при

определенных значениях трех квантовых чисел (n, l,ml) описывает состояние электрона,

характеризующееся так называемой атомной орбиталью (АО).

Каждой АО соответствует область пространства определенного размера, формы и

ориентации, равноценная понятию электронного облака. Электронное облако не имеет

четких границ, в связи с этим введено понятие граничная поверхность, т.е. поверхность с

равной электронной плотностью, ограничивающая объем, который включает 90% заряда и

массы электрона. Форма и размер граничной поверхности считается формой и размером

электронного облака.

Главное квантовое число n определяет энергию электрона в атоме и среднее удаление электрона от ядра. n принимает целочисленные значения от 1 до ∞. В многоэлектронных атомах электроны с одинаковыми значениями n образуют слой или уровень, обозначаемый буквами (K, L, M, N, O, P и Q) или цифрами. Буква K соответствует первому уровню, L – второму и т. д.

Уровень содержит строго определенное число электронов – максимально N= 2n2, где

N – число электронов; n – номер уровня (считая от ядра) или главное квантовое число. В

соответствии с уравнением, на первом, ближайшем к ядру, энергетическом уровне может

находится не более двух электронов, на втором – не более 8, на третьем – не более 18, на

четвертом – не более 32.

Чем меньше n, тем больше энергия взаимодействия электрона с ядром. То есть,

наименьшей энергией обладают электроны первого энергетического уровня, наиболее

близкого к ядру. По сравнению с электронами первого уровня, электроны последующих

уровней характеризуются большим запасом энергии. Поэтому они менее прочно связаны с

ядром, вследствие чего могут принимать участие в образовании химических связей.

Бесконечно большое значение n говорит о том, что электрон находится на бесконечно

большом расстоянии от ядра, т. е. является свободным, или не связанным с ядром.

Из периодической системы для любого элемента, находящегося в невозбужденном

состоянии, по номеру периода можно определить максимальное число энергетических

уровней атома (№ периода = n) и то, какой энергетический уровень является внешним.

Например, элемент кадмий Cd расположен в пятом периоде, значит n = 5. В его атоме

электроны распределены по пяти энергетическим уровням (n = 1, n = 2, n = 3, n = 4, n = 5);

внешним будет пятый уровень (n = 5).

Начиная со значения главного квантового числа n = 2, энергетические уровни (слои)

подразделяются на подуровни (подслои), отличающиеся друг от друга энергией связи с

ядром и характеризующиеся орбитальным квантовым числом l. Число подуровней равно

значению главного квантового числа: первый уровень имеет один подуровень, второй

уровень – два, третий - три и т. д.

Подуровни, в свою очередь, состоят из орбиталей. Атомная орбиталь – это область

пространства около ядра, в котором вероятность нахождения электрона наиболее велика

(≈ 90 %). То есть, энергетическим подуровнем называется совокупность электронов с

одинаковым значением n и l, поскольку орбитали одного подуровня (l = const) имеют

одинаковую энергию.

Побочное (орбитальное или азимутальное) квантовое число l определяет энергию

электрона на подуровне и форму атомной орбитали. Оно может принимать целочисленные значения от 0 до (n–1) (l = 0, 1, 2, …, (n–1)). Независимо от номера энергетического уровня, каждому значению орбитального квантового числа l соответствует орбиталь особой формы.

При l = 0 атомная орбиталь имеет сферическую форму (s- орбиталь). Она самая устойчивая и располагается довольно близко к ядру. Значению l = 1 соответствует атомная орбиталь, имеющая форму гантели (p-орбиталь). Изменение формы объясняется тем, что чем дальше располагается электрон от ядра, чем больше возрастает его энергия в атоме, тем быстрее он вращается, тем сильнее вытягивается область его пребывания и наконец превращается в гантелеобразную p-орбиталь Еще более сложную форму имеют орбитали, отвечающие более высоким значениями l, равным 2, 3 и 4 (d-, f-, g-орбитали). Таким образом, каждому цифровому значению соответствует буквенное:

l = 0 1 2 3 4 …

l = s p d f g …

По цифровому значению l можно рассчитать число электронов на энергетическом

подуровне: максимально N = 2(2l+1), где N – число электронов; l – номер подуровня.

Магнитное квантовое число ml определяет пространственное расположение атомной

орбитали в пространстве относительно внешнего магнитного или электрического поля.

Принимает целочисленные значения от – l до + l, включая 0. Это означает, что для каждой

формы орбитали существует (2l + 1) энергетически равноценных ориентации в пространстве.

Для s- орбитали (l = 0) такое положение одно и соответствует ml = 0. Гантелеобразные

p-орбитали могут занимать три положения (2l + 1 = 3) вдоль осей координат пространства x, y и z: ведь все электроны заряжены отрицательно, поэтому электронные облака взаимно

отталкиваются и стремятся разместиться как можно дальше друг от друга. Орбитали d-

(2l + 1 = 5) и f- (2l + 1 = 7) могут занимать пять и семь положений соответственно.

Квантовые числа n, l и ml не полностью характеризуют состояние электрона в атоме.

Экспериментально установлено, что электрон имеет еще одно свойство – спин. Упрощенно

спин можно представить как вращение электрона вокруг собственной оси. Спиновое

квантовое число ms имеет только два значения ms = ±1/2, соответствующие

противоположным направлениям вращения. Электроны с разными ms обозначаются

стрелками, направленными вверх и вниз.




Дата добавления: 2015-01-29; просмотров: 32 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.01 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав