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.

Совет 3: Как определять квантовые числа

Квантовое численное значение какой-либо квантованной переменной микроскопического объекта, характеризующее состояние частицы, называется квантовым числом. Атом химического элемента состоит из ядра и электронной оболочки. Состояние электрона характеризуется его квантовыми числами.
Вам понадобится
  • таблица Менделеева
Инструкция
1
Квантовое число электрона n называется главным. Оно определяет энергию электрона в о атоме водорода и в одноэлектронных системах (например, в водородоподобных ионах гелия и.т.д.). Энергия электрона равна E = -13,6/(n^2) эВ, где n принимает натуральные значения.В многоэлектронных уровнях электроны с одинаковыми значениями n образуют электронную оболочку или электронный уровень. Уровни обозначаются заглавными латинскими буквами K, L, M..., которые соответствуют квантовому числу n = 1, 2 ,3...Таким образом, зная на каком уровне расположен электрон, можно определить его квантовое число n. Максимально возможное число электронов на каждом уровне зависит от n - оно равно 2*(n^2).
2
Орбитальное квантовое число l принимает значения от 0 до n-1 и характеризует форму орбиталей. Оно определяет подоболочку, на которой расположен электрон. Квантовое число l также имеет буквенное обозначение. Квантовым числам l = 0, 1, 2, 3, 4 соответствуют обозначения l = s, p, d, f, g... Буквенные обозначения присутствуют в записи электронного конфигурации химического элемента, по ним можно определить квантовое число l. Всего на подоболочке может быть 2(2l+1) электронов.
3
Квантовое число ml называется магнитным (l записывается cнизу, как индекс). Оно определяет пространственное значение атомной орбитали и принимает целые значения от -l до l через единицу, то есть всего (2l+1) значений.
4
Электрон является фермионом, то есть имеет полуцелый спин, равный 1/2. Поэтому его спиновое квантовое число ms (s записывается снизу, как индекс) принимает два возможных значения - 1/2 и -1/2,представляющие собой две проекции углового момента электрона на выделенную ось.
Источники:
  • Квантовые числа электрона

Совет 4: Как найти квантовые числа

Квантовое число характеризует численное значение той или иной переменной объекта микроскопического мира. В частности, квантовое число может определять состояние электрона.
Инструкция
1
Главным квантовым числом считается квантовое число электрона. Его значение показывает энергию электрона (например, в атоме водорода или в одноэлектронных системах). При этом энергия электрона вычисляется по формуле:

E = -13,6/(n^2) эВ.

N здесь принимает только натуральные значения.
2
Электроны могут образовывать так называемый электронный уровень или электронную оболочку, если в многоэлектронных уровнях существуют электроны с одинаковым значение n. Уровни в этом случае принимают значение A, B, C… и так далее, соответствуя квантовому числу n=3, 2, 1… Квантовое значение, зная, на каком уровне находится электрон, не сложно. Максимальное же число электронов на уровне напрямую зависит от числа n – 2*(n^2).
3
Энергетический или электронный уровень – это набор электрона в стационарном состоянии. Главное ж квантовое число показывает удаленность от ядра.
4
Квантовое орбитальное число 2 может принимать значения от 0 до n-2, характеризуя форму орбиталей. Также оно характеризует подоболочку, на которой электрон и расположен. Квантовое число 2 имеет и буквенное обозначение. Квантовым числам 2 = 0, 1, 2, 3, 4 соответствуют обозначения 2 = s, p, d, f, g... Буквенные обозначения в записи, обозначающей электронную конфигурацию химического элемента, также присутствуют. По ним определяется квантовое число. Так, на подоболочке может быть до 2*(2l+1) электронов.
5
Магнитным называется квантовое число ml, при этом, l дописано снизу, как индекс. Его данные показывают атомную орбиталь, принимая значения от 1 до -1. Всего (21+1) значение.
6
Электрон будет являться фермионом, имея полуцелый спин, который равен ½. Его квантовое число будет принимать два значение, именно: ½ и –½. А также составлять две проекции электрона на ось и считаться квантовым числом ms.
Видео по теме

Совет 5: Как найти число электронов в атоме

Атом состоит из ядра и окружающих его электронов, которые вращаются вокруг него по атомным орбиталям и образуют электронные слои (энергетические уровни). Количество отрицательно заряженных частиц на внешних и внутренних уровнях определяет свойства элементов. Число электронов, содержащихся в атоме, можно найти, зная некоторые ключевые моменты.
Вам понадобится
  • - бумага;
  • - ручка;
  • - периодическая система Менделеева.
Инструкция
1
Чтобы определить количество электронов, воспользуйтесь периодической системой Д.И. Менделеева. В этой таблице элементы расположены в определенной последовательности, которая тесно связана с их атомным строением. Зная, что положительный заряд атома всегда равен порядковому номеру элемента, вы легко найдете количество отрицательных частиц. Ведь известно - атом в целом нейтрален, а значит, число электронов будет равно числу протонов и номеру элемента в таблице. Например, порядковый номер алюминия равен 13. Следовательно, количество электронов у него будет 13, у натрия – 11, у железа – 26 и т.д.
2
Если вам необходимо найти количество электронов на энергетических уровнях, сначала повторите принцип Пауля и правило Хунда. Потом распределите отрицательные частицы по уровням и подуровням с помощью все той же периодической системы, а точнее ее периодов и групп. Так номер горизонтального ряда (периода) указывает на количество энергетических слоев, а вертикального (группы) – на число электронов на внешнем уровне.
3
Не забывайте о том, что количество внешних электронов равно номеру группы только у элементов, которые находятся в главных подгруппах. У элементов побочных подгрупп количество отрицательно заряженных частиц на последнем энергетическом уровне не может быть больше двух. Например, у скандия (Sc), находящегося в 4 периоде, в 3 группе, побочной подгруппе, их 2. В то время как у галия (Ga), который находится в том же периоде и той же группе, но в главной подгруппе, внешних электронов 3.
4
При подсчете электронов в атоме, учтите, что последние образуют молекулы. При этом атомы могут принимать, отдавать отрицательно заряженные частицы или образовывать общую пару. Например, в молекуле водорода (H2) общая пара электронов. Другой случай: в молекуле фторида натрия (NaF) общая сумма электронов будет равна 20. Но в ходе химической реакции атом натрия отдает свой электрон и у него остается 10, а фтор принимает - получается тоже 10.
Полезный совет
Помните, что на внешнем энергетическом уровне может быть только 8 электронов. И это не зависит от положения элемента в таблице Менделеева.
Источники:
  • a так как атом то номер элемента

Совет 6: Основные принципы квантовой механики

Квантовая механика – это одна из моделей теоретической физики, описывающая законы квантового движения. Она «наблюдает» за состоянием и движением микрообъектов.

Три постулата



Вся квантовая механика состоит из принципа относительности измерений, принципа неопределенности Гейзенберга и принципа дополнительности Н.Бора. Все дальнейшее в квантовой механике основывается на этих трех постулатах. Законы квантовой механики – это основа изучения строения вещества. С помощью этих законов ученые выяснили строение атомов, объяснили периодическую систему элементов, изучили свойства элементарных частиц, поняли строение атомных ядер. С помощью квантовой механики ученые объяснили температурную зависимость, вычислили величину твердых тел и теплоемкости газов, определили строение и поняли некоторые свойства твердых тел.

Принцип относительности измерений



Данный принцип основывается на результатах измерения физической величины в зависимости от процесса измерения. Другими словами, наблюдаемая физическая величина - это собственное значение соответствующей физической величины. Считается, что не всегда точность измерения повышается с совершенствованием измерительных приборов. Этот факт описал и объяснил В. Гейзенберг в своем знаменитом принципе неопределенности.

Принцип неопределенности



Согласно принципу неопределенности, по мере того, как увеличивается точности измерения скорости передвижения элементарной частицы, увеличивается и неопределенность нахождения ее в пространстве, и наоборот. Это открытие В. Гейзенберга было выдвинуто Н. Бором как безусловное методологическое положение.

Итак, измерение — важнейший исследовательский процесс. Чтобы провести измерение, требуется специальное теоретико-методологическое объяснение. А его отсутствие вызывает неопределенность.В измерении заложена характеристикаточности и объективности. Современные ученые считают, что именно измерение, проделанное с нужной точностью, служит основным фактором теоретического знания и исключает неопределенность.

Принцип дополнительности



Средства наблюдения относительны к квантовым объектам. Принцип дополнительности заключается в том, что данные, полученные в условиях опыта, невозможно описать единой картиной. Эти данные являются дополнительными в том смысле, что совокупность явлений дает полное представление о свойствах объекта. Бор примерял принцип дополнительности не только к физическим наукам. Он считал, что возможности живых существ – многогранны, и зависят друг от друга, что изучая их, приходится обращаться к взаимодополнению данных наблюдений вновь и вновь.
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
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше