АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

СТРОЕНИЕ АТОМА

Читайте также:
  1. III. Расчет и построение кривой намагничивания ТЭД.
  2. IX. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ И СТРОЕНИЕ МАТЕРИИ
  3. MS EXCEL. Использование электронного табличного процессора excel: построение графиков. Взаимодействие excel с другими приложениями windows.
  4. V. Расчет и построение скоростной характеристики ТЭД, отнесенной к ободу колеса электровоза.
  5. VI. Расчет и построение электротяговой характеристики ТЭД, отнесенной к ободу колеса электровоза.
  6. VII. Расчет и построение тяговой характеристики электровоза.
  7. А. Построение кривой предложения
  8. А. Построение кривой спроса
  9. А18. Физика атома. 2012 год
  10. аблица 10. Строение клетки. Структурная система цитоплазмы
  11. Анализ и построение линий Ганна.
  12. Анатомическое строение древесины. Влага в древесине.

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ №2

Пример 1. Какими квантовыми числами различаются 2 электрона, один из которых находится на p- подуровне 2-го уровня, а другой на d- подуровне 4-го уровня?

Решение: при решении задачи необходимо учитывать, что энергетические состояния электрона в атоме строго квантованы и описываются следующими квантовыми числами:

n – главное квантовое число, имеет целочисленные значения в пределах от 1 до ∞ (1, 2, 3, 4, 5,…, ∞). Обозначает энергию, номер уровня и удаленность его от ядра.

l – орбитальное квантовое число, имеет целочисленные значения в пределах

от 0 до (n – 1) и соответствующие им буквенные обозначения s, p, d, f и.т.д. Обозначает подуровень энергетического уровня, энергию и форму орбитали.

Например, при n = 4, l принимает значения 0(s), 1(р), 2(d), 3(f). Это значит, что четвертый уровень расщепляется на четыре подуровня, отличающиеся энергией и имеющие различную форму.

m – магнитное квантовое число, имеет целочисленные значения от – l через 0 до + l. Характеризует орбитальный магнитный момент электрона, ориентацию орбитали в пространстве. Например, при l=2(d-подуровень) m принимает значения -2, -1, 0, +1, +2, т. е. d-подуровень имеет пять способов ориентации, т. е. 5 квантовых ячеек.

s – спиновое квантовое число, принимает значения ±1/2, характеризует собственный момент количества движения электрона.

Следовательно, электрон, находящийся на p- подуровне 2-го уровня, отличается от электрона, находящегося на d- подуровне 4-го уровня

1) главным квантовым числом n: для первого электрона n = 2 поскольку он находится на 2-м уровне, а для второго n = 4, т.к. он находится на 4-м уровне;

2) орбитальным (побочным) квантовым числом l: для первого электрона l = 1 поскольку он находится на р - подуровне, а для второго l = 2, т.к. он находится на d- подуровне;

3) магнитным и спиновым квантовыми числами, т. к. они могут находится в различных квантовых ячейках и обладать различными собственными моментами количества движения.

На рис указаны формы р- орбиталей и способы их ориентации в пространстве:

 
 

 


Пример 2. Охарактеризуйте сходство и отличия в состоянии электронов, находящихся на p и d- подуровнях 3-го уровня.

Решение:

1) Поскольку оба электрона находятся на одном уровне, они находятся на равном удалении от ядра;

2) Электроны находятся на орбиталях различной конфигурации, т.к. р- орбиталь имеет форму гантели, а d- орбиталь – более сложную четырехлепестковую форму;

3) Орбитали могут быть по разному ориентированы в пространстве;

4) Электроны могут отличаться собственным моментом количества движения.

На рис указаны формы d- орбиталей и способы их ориентации в пространстве:

 

Пример 3. Сколько подуровней на 4-м уровне?

Решение: Для 4-го уровня n = 4, тогда l принимает значения: 0(s), 1(р), 2(d), 3(f), то есть 4 значения, следовательно 4-й уровень имеет четыре подуровня 4s, 4p, 4d, 4f.

Пример 4. Сколько орбиталей (квантовых ячеек) на d- подуровне?

Решение: Для d- подуровня l = 2, тогда m принимает значения -2,-1,0,1,2, то есть 5 значений, что соответствует 5 способам ориентации, то есть 5 орбиталям (квантовым ячейкам).

Соотношение главного и орбитального квантовых чисел:

n      
l цифровые            
буквенные s s p s p d
Обозначения подуровней 1s 2s 2p 3s 3p 3d
Количество подуровней на уровне      

Из соотношения n и l следует, что количество подуровней на уровне равно номеру уровня.

Соотношение орбитального и магнитного квантовых чисел:

l 0(s) 1(p) 2 (d)
m   - 1   +1 - 2 - 1   +1 +2
Количество способов ориентации (квантовых ячеек) (2 l +1)      
Обозначения способов ориентации (орбиталей)   px py pz dxy dxz dyz dx2-y2 dz2
Обозначения квантовых ячеек (орбиталей)      
                       

Из соотношения орбитального и магнитного квантовых чисел следует, что на подуровне (2 l +1) способов ориентации, т.е. квантовых ячеек.

s- орбиталь может быть ориентирована только одним способом, р- орбиталь – тремя (по координатным осям), а d-орбиталь- пятью и т.д.

квантовая ячейка – состояние электрона с одинаковыми значениями главного, орбитального и магнитного квантовых чисел.

Емкость подуровней и уровней.

Принцип (запрет) Паули: В атоме не может быть двух электронов, имеющих одинаковые значения всех четырех квантовых чисел.

Следствие из принципа Паули: в каждую квантовую ячейку (орбиталь) можно поместить только два электрона с противоположными спинами.

Таким образом, легко определить максимальную емкость лю6oгo энергетического подуровня. Действительно, на s-подуровне любого энергетического уровня только одна орбиталь, на которой возможно нахождение двух электронов, следовательно, на s-подуровне может быть максимально два электрона с противоположными спинами. На p-подуровне три орбитали

следовательно, может разместиться максимально шесть электронов, на d-подуровне пять орбиталей и, следовательно, может быть максимально десять электронов, на f-подуровне семь орбиталей, значит, максимально четырнадцать электронов. Это записывается следующим образом: s2; p6; d10; f14.

Всего на подуровне может быть не более 2(2 l +1) электронов, где l – орбитальное квантовое число, а (2 l +1) – количество квантовых ячеек.

Пример 6. Определить количество электронов на d- подуровнях 2-го и 5-го энергетических уровней.

Решение: На 2-м уровне только s- и p- подуровни. На d- подуровне любого уровня, начиная с 3-го, пять квантовых ячеек. Согласно запрету Паули в одной ячейке может быть только 2 электрона, поэтому всего электронов 10. Ответ: 0 и 10.

Пример 7. Определить количество электронов на 5-м энергетическом уровне.

Решение: По принципу Паули на конкретном энергетическом уровне может быть максимально 2n2 электронов, где n – номер уровня (главное квантовое число). Для нашего случая это 2·52=50. Ответ: 50

 

Правило Гунда. В пределах одного подуровня электроны занимают наибольшее количество квантовых ячеек так, чтобы суммарный спин был максимальным.

Предположим, что на 2р-подуровне нужно разместить три электрона. Принцип Паули разрешает три варианта размещения:

I вариант II вариант III вариант

Практически реализуется вариант III в соответствии с правилом Гунда.

В варианте I: и II ås = 1/2, в варианте III: ås = 3/2.

Пример 8. Определить количество неспаренных электронов, если на d-подуровне 6 электронов.

Решение: Согласно правилу Гунда в одной из пяти ячеек d- подуровня разместится два электрона, а в остальных четырех по одному электрону. Таким образом количество неспаренных электронов равно 4. Ответ: 4.


Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)