Будова атома
Квантово-механічна модель
атома
Підтверджена
експериментально в 1927 р. двоїста природа електрона, що має властивості не
тільки частки, але і хвилі, спонукала вчених до створення теорії будови атома,
що враховує обоє ці властивості. Подвійність властивостей електрона виявляється
в тім, що він, з одного боку, має властивості частки (має певну масу спокою), а
з іншого боку – його рух нагадує хвилю і може бути описаний певною амплітудою,
довжиною хвилі, частотою коливань і ін. Тому не можна говорити про яку-небудь
визначену траєкторію руху електрона – можна лише судити про той чи інший
ступінь імовірності його перебування в даній точці простору.
Електронна
орбіталь – не визначена лінія переміщення електрона, а деяка частина
простору навколо ядра, у межах якого імовірність перебування електрона
найбільша. Електронна орбіта не характеризує послідовність переміщення
електрона від точки до точки, а визначається імовірністю перебування електрона
на визначеній відстані від ядра. Електронна хмара не має різко обкреслених
границь, і навіть на великій відстані від ядра існує імовірність перебування
електрона. Стан електрона в атомі описується чотирма квантовими числами.
1. Головне квантове число n
характеризує величину енергії електрона і може приймати тільки позитивні
цілочислені значення: 1, 2, 3 і т. ін. Зі збільшенням головного квантового
числа енергія електрона зростає. Стан електрона, що відповідає певному значенню
головного квантового числа, називають енергетичним
рівнем електрона в атомі. Крім енергії електрона головне квантове число
визначає розміри електронної хмари: чим вище значення головного квантового
числа, тим більше електронна хмара (електронний
шар). Електронні шари позначають великими буквами латинського алфавіту K,
L, M, N, O, причому K-шар є першим від ядра атома, йому відповідає головне
квантове число n = 1, L-шар – другим, M-шар – третім і т.ін. Зі збільшенням
головного квантового числа змінюються число і характер електронних орбіталей у
межах даного електронного шару. Максимальна кількість електронів N у даному
електронному шарі, описується формулою: N = 2n2.
2. Орбітальне квантове число l
описує форму електронної хмари і може приймати будь-які цілочислене значення
від 0 до (n – 1). Відповідні орбіталі позначаються малими літерами латинського
алфавіту: s (l = 0), p (l
= 1), d (l = 2), f (l = 3). Орбітальне квантове число відображає
енергію електрона на підрівні.
Електрони з різними орбітальними квантовими числами трохи відрізняються друг
від друга: їхня енергія тим вище, чим більше число l. Число можливих підрівнів у кожному енергетичному рівні
збігається з порядковим номером електронного шару, але фактично жоден
енергетичний рівень не містить більше чотирьох підрівнів. Це справедливо для
стаціонарного стану атомів всіх елементів. Так, першому енергетичному рівню
відповідає s-підрівень; другому рівню – два підрівня: s і p; третьому рівню –
три підрівня: s, p і d; четвертому і наступним – чотири підрівня: s, p, d і f.
3. Магнітне квантове число
ml
визначає орієнтацію орбіталей у просторі. Магнітне квантове число m може
приймати цілочислені значення від –l
до +l, у тому числі нульове значення.
Воно визначає число орбіталей у
електронному шарі: s-підрівень (m = 0), 3p-підрівень містить три
орбіталі
|
|
|
р-підрівень
|
ml = –1, 0,
+1
d-підрівень
містить п'ять орбіталей
|
|
|
|
|
d-підрівень
|
ml = –2, –1, 0,
+1,
+2
f-підрівень
містить сім орбіталей
|
|
|
|
|
|
|
f-підрівень
|
ml =
–3, –2, –1, 0, +1,
+2, +3.
Орбіталі з
різними магнітними квантовими числами, але з однаковим головним і орбітальним
квантовими числами, характеризуються однієї і тією же енергією. m –
вектор, якому відповідає визначене числове значення і визначений напрямок, що
виражається в знаках "+" і "–".
4. Спінове
квантове число ms раніш зв'язували з обертанням електрона
навколо своєї осі, але тепер його вважають чисто квантово-механічною величиною.
Спін електрона може мати два значення: +½ і –½.
Немає коментарів:
Дописати коментар