 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
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. Рассмотрим 2р-подуровень. Для этого подуровня n = 2, l = 1, тогда m l может принимать значения -1, 0,+1, что соответствует трем квантовым ячейкам. В каждой из них по принципу Паули может разместиться по два электрона с противоположными спинами.
| |
| 2рх 2ру 2pz | 2р-подуровень |
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.
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.
Принцип Паули ограничивает число электронов в атоме для каждого энергетического уровня.
Например, емкость уровней составляет:
| уровень K (n=1) | 1s2 | 2 электрона |
| уровень L (n=2) | 2s2p6 | 8 электронов |
| уровень М (n=3) | 3s2p6d10 | 18 электронов |
| уровень N (n=4) | 4s2p6d10f14 | 32 электрона |
Максимально на конкретном энергетическом уровне по принципу Паули может быть 2n2 электронов, где n – номер уровня (главное квантовое число).
Представим строение 4-го энергетического уровня в виде ячеистой модели.
Для n = 4; l = 0, 1, 2, 3, т.е. на 4-м уровне возможны подуровни: 4s, 4р, 4d, 4f;
число орбиталей на подуровне соответственно: 1, 3, 5, 7.
Ячеистая модель 4-го энергетического уровня:
4f- подуровень
| |||
4d–подуровень
| |||
4p – подуровень
| |||
4s – подуровень
|
На 4-м энергетическом уровне 16 орбиталей (n2), на которых возможно размещение 32 электронов (2n2).
Энергии орбиталей одного подуровня вырождены, т.е. у изолированного атома они не различимы. В электрическом или магнитном поле, а также в окружении заряженных ионов эти состояния энергетически становятся различными, говорят, что вырождение снимается.
Принцип Паули определяет возможные состояния электронов в атоме, но ничего не говорит о том, в каких именно состояниях находятся электроны в конкретном атоме.
Распределение электронной плотности и энергии допустимых энергетических состояний электронов определяется сложным балансом многих сил (взаимодействия ядра с электронами, взаимным отталкиванием электронов друг от друга, эффектом экранирования ядра электронами и др.).
Поиск по сайту: