|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
СТРОЕНИЕ АТОМАКОНТРОЛЬНОЕ 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:
Из соотношения n и l следует, что количество подуровней на уровне равно номеру уровня. Соотношение орбитального и магнитного квантовых чисел:
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:
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.) |