Стр. 26 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
24
трон. Это означает, что набор чисел, отвечающих данным n, l и m, зависит от n.
Например, при n = 1 возможно лишь l = 0; следовательно, m = 0 и единственное
различие состояний связано с s = +1/2 и -1/2.
В табл. 3 приведены значения квантовых чисел, отвечающих различным
значениям n, а также максимальное число электронов способных разместиться
на энергетическом уровне и соответствующих ему подуровнях. Отметим, что
на первом энергетическом уровне (n = 1) имеются 2 электрона, в следующем
уровне (n = 2) имеется 8 электронов, расположенных на двух подуровнях, и т.д.
Максимальное число электронов на энергетическом уровне равно 2(2l + 1), а
максимальное число подуровней составляет n. Для каждого n полностью за-
полненный уровень содержит 2n2 электронов.
Таким образом, электрон в атоме характеризуется четырьмя квантовыми чис-
лами: главным, побочным (орбитальным), магнитным и спином. С помощью этих
чисел можно определить энергию электрона в атоме, форму орбитали и различие в
энергетическом состоянии электронов на различных подуровнях одного и того же
энергетического уровня, а также ориентацию орбитали в пространстве.
В многоэлектронных атомах, как и в атоме водорода, состояние электрона
определяется значениями тех же четырех квантовых чисел, однако в этом слу-
чае электрон находится не только в поле ядра, но и в поле других электронов.
Поэтому энергия в многоэлектронных атомах определяется не только главным,
но и орбитальным квантовым числом, а вернее их суммой: энергия атомных
орбиталей возрастает по мере увеличения суммы n + l; при одинаковой сумме n
+ l сначала заполняется уровень с меньшим значением n . Энергия атомных ор-
биталей возрастает согласно в ряду
1s < 2s < 2 p < 3 s < 3p < 4s ≈ 3d < 4p < 5 s ≈ 4d < 5p < 6 s ≈ 4f ≈ 5d < 6p < 7s ≈ 5f ≈
6d < 7p.
При переходе электрона из одного уровня, например, основного состоя-
ния в другое, более высокое по энергии состояние, происходит перестройка
электронного облака, то есть меняются значения квантовых чисел, что сопро-
вождается поглощением или испусканием атомом квантов энергии.
Два электрона, имеющие противоположные спины и находящиеся на од-
ной орбитали, называются спаренными.
Полностью заполненные орбитали каждого уровня имеют следующую
электронную емкость: для n = 1 емкость уровня равна 2 электронам (1 s2 ); для
уровня с n = 2 емкость равна 8 (2 s2 + 2р6 ); для n = 3 максимальное число элек-
тронов равно 18 (3s2 + 3р6 + 3d10); для n = 4 – емкость равна 32 электронам
(4s2 + 4р6 + 3 d10 + 3 f 14).
Таким образом, максимальное число электронов на всех орбиталях дан-
ного энергетического уровня, который характеризуется данным значением n,
равно N = 2 n2 .