Химия. Лобачева Г.К. - 22 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

— 22 —
Ìàãíèòíîå è ñïèíîâîå êâàíòîâîå ÷èñëî
Îðèåíòàöèÿ ýëåêòðîííîãî îáëàêà â ïðîñòðàíñòâå íå ìîæåò
áûòü ïðîèçâîëüíîé: îíà îïðåäåëÿåòñÿ çíà÷åíèåì òðåòüåãî, òàê
íàçûâàåìîãî ìàãíèòíîãî êâàíòîâîãî ÷èñëà m (îò +L äî L). Äëÿ s-
ýëåêòðîíîâ (L = 0) âîçìîæíî òîëüêî îäíî çíà÷åíèå m (m = 0),
äëÿ ð-ýëåêòðîíîâ (L = 1) m (–1, 0, +1); ïðè L =2 (d-ýëåêòðî-
íû) m ìîæåò ïðèíèìàòü ïÿòü ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé (–2, –1, 0,
+1, +2).
Âîîáùå íåêîòîðîìó çíà÷åíèþ L ñîîòâåòñòâóåò (2L + 1) âîç-
ìîæíûõ çíà÷åíèé ìàãíèòíîãî êâàíòîâîãî ÷èñëà, òî åñòü (2L + 1)
âîçìîæíûõ ðàñïîëîæåíèé ýëåêòðîííîãî îáëàêà â ïðîñòðàíñòâå:
L = 0, m =0 L = 1, m = –1, 0, +1
L = 2, m = 5, m(–2, –1, 0, +1, +2)
Èññëåäîâàíèÿ àòîìíûõ ñïåêòðîâ ïðèâåëè ê âûâîäó, ÷òî
ïîìèìî êâàíòîâûõ ÷èñåë n, L, m ýëåêòðîí õàðàêòåðèçóåòñÿ åùå
îäíîé êâàíòîâîé âåëè÷èíîé, íå ñâÿçàííîé ñ äâèæåíèåì ýëåêò-
ðîíà âîêðóã ÿäðà, à îïðåäåëÿþùåé åãî ñîáñòâåííîå ñîñòîÿíèå.
Ýòà âåëè÷èíà ïîëó÷èëà íàçâàíèå ñïèíîâîãî êâàíòîâîãî ÷èñëà èëè
«ñïèíà» (êðó÷åíèå, âðàùåíèå). «Ñïèí» îáîçíà÷àåòñÿ
S (+
1
2
, –
1
2
).
Âñå ÷åòûðå êâàíòîâûõ ÷èñëà — n, L, m, s — îïðåäåëÿþò
ñîñòîÿíèå ýëåêòðîíà â àòîìå.
Ïðèíöèï Ïàóëè. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñîñòîÿíèÿ ýëåêòðîíà â
ìíîãîýëåêòðîííîì àòîìå âàæíîå çíà÷åíèå èìååò ñôîðìóëèðî-
âàííîå Â. Ïàóëè ïîëîæåíèå (ïðèíöèï Ïàóëè), ñîãëàñíî êîòîðî-
          Ìàãíèòíîå è ñïèíîâîå êâàíòîâîå ÷èñëî

     Îðèåíòàöèÿ ýëåêòðîííîãî îáëàêà â ïðîñòðàíñòâå íå ìîæåò
áûòü ïðîèçâîëüíîé: îíà îïðåäåëÿåòñÿ çíà÷åíèåì òðåòüåãî, òàê
íàçûâàåìîãî ìàãíèòíîãî êâàíòîâîãî ÷èñëà m (îò +L äî L). Äëÿ s-
ýëåêòðîíîâ (L = 0) âîçìîæíî òîëüêî îäíî çíà÷åíèå m (m = 0),
äëÿ ð-ýëåêòðîíîâ (L = 1) m (–1, 0, +1); ïðè L = 2 (d-ýëåêòðî-
íû) m ìîæåò ïðèíèìàòü ïÿòü ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé (–2, –1, 0,
+1, +2).
     Âîîáùå íåêîòîðîìó çíà÷åíèþ L ñîîòâåòñòâóåò (2L + 1) âîç-
ìîæíûõ çíà÷åíèé ìàãíèòíîãî êâàíòîâîãî ÷èñëà, òî åñòü (2L + 1)
âîçìîæíûõ ðàñïîëîæåíèé ýëåêòðîííîãî îáëàêà â ïðîñòðàíñòâå:




  L = 0, m = 0                 L = 1, m = –1, 0, +1




             L = 2, m = 5, m(–2, –1, 0, +1, +2)
     Èññëåäîâàíèÿ àòîìíûõ ñïåêòðîâ ïðèâåëè ê âûâîäó, ÷òî
ïîìèìî êâàíòîâûõ ÷èñåë n, L, m ýëåêòðîí õàðàêòåðèçóåòñÿ åùå
îäíîé êâàíòîâîé âåëè÷èíîé, íå ñâÿçàííîé ñ äâèæåíèåì ýëåêò-
ðîíà âîêðóã ÿäðà, à îïðåäåëÿþùåé åãî ñîáñòâåííîå ñîñòîÿíèå.
Ýòà âåëè÷èíà ïîëó÷èëà íàçâàíèå ñïèíîâîãî êâàíòîâîãî ÷èñëà èëè
«ñïèíà» (êðó÷åíèå, âðàùåíèå). «Ñïèí» îáîçíà÷àåòñÿ
                               1    1
                        S (+     , – ).
                               2    2
     Âñå ÷åòûðå êâàíòîâûõ ÷èñëà — n, L, m, s — îïðåäåëÿþò
ñîñòîÿíèå ýëåêòðîíà â àòîìå.
     Ïðèíöèï Ïàóëè. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñîñòîÿíèÿ ýëåêòðîíà â
ìíîãîýëåêòðîííîì àòîìå âàæíîå çíà÷åíèå èìååò ñôîðìóëèðî-
âàííîå Â. Ïàóëè ïîëîæåíèå (ïðèíöèï Ïàóëè), ñîãëàñíî êîòîðî-

                               — 22 —