Совет 1: Как определить главное квантовое число

Квантовая механика показывает, что электрон может располагаться в любой точке возле ядра атома, но вероятность его нахождения в разных точках различна. Двигаясь в атоме, электроны образуют электронное облако. Те места, в которых они находятся чаще всего, названы орбиталями. Общую энергию электрона на орбитали определяет главное квантовое число n.
Вам понадобится
  • - наименование вещества;
  • - таблица Менделеева.
Инструкция
1
Главное квантовое число принимает целые значения: n = 1, 2, 3, … . Если n=∞, это подразумевает, что электрону сообщена энергия ионизации – энергия, достаточная для его отделения от ядра.
2
В пределах одного уровня электроны могут отличаться подуровнями. Такие различия в энергетическом состоянии электронов одного уровня отражаются побочным квантовым числом l (орбитальным). Оно может принимать значения от 0 до (n-1). Значения l обычно символически представлены буквами. От значения побочного квантового числа зависит форма электронного облака.
3
Движение электрона по замкнутой траектории провоцирует появление магнитного поля. Состояние электрона, обусловленное магнитным моментом, характеризуется магнитным квантовым числом m(l). Это третье квантовое число электрона. Оно характеризует его ориентацию в пространстве магнитного поля и принимает диапазон значений от (-l) до (+l).
4
В 1925 году ученые предположили наличие у электрона спина. Под спином понимают собственный момент импульса электрона, не связанный с его движением в пространстве. Спиновое число m(s) может принимать только два значения: +1/2 и -1/2.
5
Согласно принципу Паули, в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором четырех квантовых чисел. Хотя бы одно из них должно различаться. Так, если электрон находится на первой орбите, для него главное квантовое число n=1. Тогда однозначно l=0, m(l)=0, а для m(s) возможны два варианта: m(s)=+1/2, m(s)=-1/2. Именно поэтому на первом энергетическом уровне может находиться не более двух электронов, и имеют они разное спиновое число.
6
На второй орбитали главное квантовое число n=2. Побочное квантовое число принимает два значения: l=0, l=1. Магнитное квантовое число m(l)=0 для l=0 и принимает значения (+1), 0 и (-1) для l=1. Для каждого из вариантов существует еще по два спиновых числа. Итак, максимально возможное число электронов, находящихся на втором энергетическом уровне, равно 8.
7
К примеру, у благородного газа неона полностью заполнены электронами два энергетических уровня. Общее число электронов неона равняется 10 (2 с первого уровня и 8 со второго). Этот газ инертный, не вступает в реакции с другими веществами. Другие вещества, вступая в химические реакции, стремятся приобрести структуру благородных газов.

Совет 2: Что такое главное квантовое число

Главное квантовое число - это целое число, которое является определением состояния электрона на энергетическом уровне. Энергетический уровень – это набор стационарных состояний электрона в атоме с близкими значениями энергии. Главное квантовое число определяет удаленность электрона от ядра, и характеризует энергию электронов, которые этот уровень занимают.
Совокупность чисел, которые характеризуют состояние электрона, называются квантовыми числами. Волновую функцию электрона в атоме, его уникальное состояние определяют четыре квантовых числа – главное, магнитное, орбитальное и сплин – магнитный момент движения элементарной частицы, выраженный в количественном значении. Главное квантовое число имеет обозначение n .Если главное квантовое число увеличивается, то соответственно увеличивается и орбита, и энергия электрона. Чем меньше значение n, тем больше значение энергетического взаимодействия электрона с ядром. Если суммарная энергия электронов является минимальной, то такое состояние атома называется невозбужденным или основным. Состояние атома с высоким значением энергии называется возбужденным. На энергетическом уровне самое большое число электронов можно определить формулой N = 2n2.Когда случается переход электрона с одного энергетического уровня на другой, изменяется и главное квантовое число.В квантовой теории принято утверждение, что энергия электрона квантуется, то есть может принимать лишь дискретные, определенные значения. Чтобы знать состояние электрона в атоме необходимо учитывать энергию электрона, форму электронного облака и других параметров. Из области натуральных чисел, где n может быть равно 1 и 2, и 3 и так далее, главное квантовое число может принимать какое угодно значение. В квантовой теории энергетические уровни обозначают буквами, значение n - числами. Номер периода, где находится элемент, равен числу энергетических уровней в атоме, находящемся в основном состоянии. Все энергетические уровни состоят из подуровней. Подуровень состоит из атомных орбиталей, которые определяются, характеризуются главным квантовым числом n, орбитальным числом l и квантовым числом ml. Число подуровней каждого уровня не превышает значение n.Волновое уравнение Шредингера является самым удобным описанием электронного строения атома.
Полезный совет
Чтобы полностью объяснить строение электронных оболочек атомов для всех случаев, кроме принципа Паули, нужно знать еще принцип наименьшей энергии и правило Гунда.
Источники:
  • «Начала химии», Н.Е. Кузьменко, В.В. Еремин, В.А. Попков, 2008.
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500