ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
37
Магнитное квантовое число (
l
m ) является целочисленной проекцией век-
тора l на ось z (отражающей направление внешнего магнитного поля), поэтому
l
m
характеризует пространственную
направленность каждой орбитали.
Как следствие,
число значений
l
m (от -l до +l, включая 0) равно числу ор-
биталей
на данном подуровне. Например, любой s-подуровень (
l
m =0) содержит
лишь одну орбиталь; d-подуровень (значения
l
m : -2, -1, 0, +1, +2) – пять орбиталей:
две
осевых (
2
z
d и
22
yx
d
−
– максимумы электронной плотности этих орбиталей нахо-
дятся на
осях, указанных в индексации) и три межосевых (
xy
d,
xz
d ,
yz
d); а f-
подуровень имеет семь орбиталей.
Состояние электрона в атоме определяется также
четвертым квантовым
числом
- проекцией на ось z его собственного момента количества движения (на-
зываемого спином, обозначается s).
Значение s всегда только одно, равное 1/2
1
. А значит, проекция s (на ось z),
т.н.
спиновое квантовое число (
s
m), может принимать лишь два значения: +1/2
(если направление вектора спина
совпадает с направлением внешнего магнитного
поля) и -1/2 (если направления
противоположны), причем первое состояние элек-
трона энергетически выгоднее, чем второе.
На рисунках вопроса №9 векторы
s
m электронов изображены стрелками, на-
правленными вверх когда 2/1m
s
+= или вниз при 2/1m
s
−
=
.
3.3. ПОРЯДОК ЗАПОЛНЕНИЯ ОРБИТАЛЕЙ АТОМОВ ЭЛЕКТРОНАМИ
По мере роста заряда ядра атомов, и соответственно увеличения числа элек-
тронов, заполнение ими орбиталей происходит по
принципу Паули (на одной ор-
битале может быть
не более двух электронов, причем обязательно с разными зна-
чениями
s
m (см. рис.(1) в вопросе №9)) и в порядке возрастания энергии орби-
талей.
Оценить их энергию помогает
правило Клечковского: энергия орбитали в
многоэлектронном атоме тем
ниже, чем меньше сумма
ln
+
. Например, после за-
полнения электронами 3p-подуровня следующий
е «садится» на 4s-орбиталь
(n+l=4+0=4), а не на 3d- (n+l=3+2=5). Если же суммы n+l равны, то более низкой
по энергии является орбиталь с меньшим значением
n . Так, вначале заполняется 3d-
орбиталь (n+l=5), а потом 4p- (n+l=4+1=5).
Однако есть исключения из правила Клечковского: при переходе к La (а также
к Ac)
один электрон «садиться» на (n-1)d-орбиталь прежде, чем начинает запол-
няться (n-2)f-подуровень. Как следствие, La и Ac относят к d-элементам
2
в отличие от
следующих за ними т.н. лантаноидов и актиноидов соответственно, являющихся
f-элементами.
Отметим, что при заполнении орбиталей электронами выполняется также
правило Гунда: на вырожденных (равных по энергии) орбиталях е вначале рас-
полагаются
по одному, что энергетически выгодно, ибо при этом, во-первых, мень-
ше межэлектронное отталкивание, а во-вторых, для большего числа
е 2/1m
s
+
=
(см. рис.2 в вопросе №9).
1
Значение спина выражено в единицах равных h/2π.
2
Именно от того, на какую орбиталь садится электрон при переходе в таблице Менделеева от пре-
дыдущего элемента к данному, различают: s-, p-, d- и f-элементы.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- …
- следующая ›
- последняя »
