Будова електронних оболонок атомів

Електрон в атомі можна уявити як хмару з певною густиною негативного

електричного заряду в певному об’ємі простору довкола ядра. Такий

простір, у якому перебування електрона найімовірніше, називається

атомною орбіталлю.

Орбіталі розміщуються на певних відстанях від ядра, мають певну

форму та орієнтацію в просторі. Для їх характеристики використову-

ють набір квантових чисел, яких є чотири. Кожне з них дедалі більше

уточнює стан електрона в атомі, його місцезнаходження в електронній

оболонці.

Головне квантове число n визначає номер енергетичного рівня

(електронного шару), на якому розміщується електрон, а також енер-

гію електрона в атомі і ступінь його віддаленості від ядра.

Енергетичний рівень– це сукупність орбіталей, які характеризуються однаковим значенням головного квантового числа n. Головне квантове число набуває цілочислових значень, починаючи з одиниці (n = 1, 2, 3, …∞). Чим більше n, тим більшою буде енергія.

З числом n поєднані й інші характеристики енергетичного рівня. Наприклад, число підрівнів на енергетичному рівні дорівнює n – номеру рівня, а число орбіталей на енергетичному рівні n – квадрату номера рівня. Отже, максимальне число електронів, які можуть розміститися на n-му рівні (по два на кожній орбіталі), дорівнює 2n².

Побічне (орбітальне) квантове число lвизначає форму атомної орбіталі (АО), на якій розміщений електрон. Воно може набувати цілочислових значень від 0 до n – 1 (підрівні позначаються буквами).

n AO

1 1s

2 2s, 2p

3 3s, 3p, 3d

4 4s, 4p, 4d, 4f

Кожному енергетичному рівню з певним значенням n відповідає набір енер-

гетичних підрівнів, число яких дорівнює значенню n.

Магнітне квантове число m характеризує орієнтацію орбіталей у просторі (у зовнішньому магнітному або електричному полях). Воно може набувати цілочислових значень від –l до +l (зокрема, і нуль). При певному значенні l число можливих значень m дорівнює 2l + 1. Так, при l = 0, m = 0. Це означає, що s-орбіталь має одну орієнтацію щодо трьох осей координат .

s-Орбіталь

При l = 1m може набувати трьох значень: –1, 0, +1, тобто р-орбіталі мають три орієнтації в просторі – за координатними осями x, y, z

□

р-Орбіталі

Умовно атомну орбіталь позначають у вигляді клітинки □. Загальне число орбіталей енергетичного рівня дорівнює n².

Спінове квантове число m_s характеризує власний стан електрона в атомі, який дуже спрощено можна уявити як обертання електрона навколо власної осі. Воно може набувати лише двох значень +1/2 або -1/2, які відповідають двом протилежним одне одному напрямам обертання. Отже, електрони в атомі розміщуються на різній відстані від ядра, оскільки вони мають різний запас енергії. Так утворюються електронні шари, які складаються з електронів із близьким значенням енергії. Їх ще називають енергетичними рівнями. Число енергетичних рівнів дорівнює головному квантовому числу n, тобто номеру періоду

Схема будови

електронної оболонки атома

Головне квантове число n 1 2 3 4

Електронна оболонка K L M N

Максимальне число електронів, 2n²2 8 18 32

Як саме розподіляються електрони в електронній оболонці? Розподіл електронів у атомі по орбіталях на енергетичних рівнях і підрівнях

називається електронною конфігурацією атома. Наприклад, електро-

нна конфігурація атома Натрію 1s²2s²2p⁶3s¹. Зазвичай вона наводиться

для основного стану атома (стан з мінімальною енергією).

Для складання електронної конфігурації атома слід пам’ятати пев-

ні принципи і правила.

Принцип мінімуму енергії полягає в тому, що першими заповню-

ються орбіталі з мінімальними рівнями енергії. У межах одного елек-

тронного шару найменше значення енергії має електрон, що перебуває

на s-орбіталі, а далі – на р-, d-, f-орбіталях

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Сучасне формулювання періодичного закону	\|	Енергетична діаграма електронних рівнів і підрівнів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.