4. Атомные орбитали.Электронные уровни и подуровни

Атомные орбитали
Атомная орбиталь (АО) описывает состояние электрона в атоме и изза волновой природы электрона не имеет четких границ. Форма и размеры
АО зависят от квантовых чисел n, l и m.
Для условного изображения каждой АО вне зависимости от её
пространственной конфигурации принят
символ квадрата , называемый
квантовой или электронной ячейкой. Каждой АО отвечает только одно
значение магнитного квантового числа m.
Электронное облако s - состояния имеет сферическую форму.
ns - АО
l=0
m=0
Поскольку главное квантовое число определяет размеры АО, то чем
больше значение n, тем больше область наиболее вероятного пребывания
электрона около ядра атома. Так, 3s-АО  2s-АО 1s-АО.
p-Орбитали
Электронное
облако
p-электронов
имеет
форму
гантели,
расположенной по координатным осям по обе стороны от ядра и
ориентированной в пространстве вдоль трех координатных осей: x, y, z .
Поэтому три p-электронных облака обозначают так: px, py, pz..
np - АО (n  2)
l=1
m
-1
0
1
Знаки «+» и «» означают, что волновая функция, описывающая
состояние электрона, в определенных точках пространства может принимать
положительные или отрицательные значения.
d- и f-орбитали
Для d-электронов возможны пять, а для f-электронов - семь вариантов
пространственного расположения электронного облака:
nd - АО (n  3)
l=2
m -2
-1
0
1
nf - АО (n  4)
2
l=3
m
-3
-2
-1
0
1
2
3
Электронные уровни и подуровни
Электронный
(энергетический)
уровень
совокупность
-
энергетических состояний электрона в атоме с одним и тем же значением
главного квантового числа n.
Каждому энергетическому уровню одноэлектронного атома отвечает
определенный набор АО, общее число которых равно n2.
В многоэлектронных атомах в результате взаимодействия электронов,
их взаимного отталкивания, эффекта экранирования внешних электронов от
воздействия ядра энергетические уровни расщепляются на подуровни.
Электронный
(энергетический)
подуровень
–
совокупность
энергетических состояний электрона в атоме, характеризующихся одним и
тем же значением орбитального квантового числа l.
Число подуровней равно номеру уровня, т.е. значению главного
квантового числа n.
У многоэлектронных атомов основные закономерности, характерные
для
атома
водорода,
сохраняются.
Состояние
каждого
электрона
определяется теми же квантовыми числами: n, l, m и s. Энергия электрона в
многоэлектронном атоме также изменяется дискретно.