ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Электронные и квантово-графические формулы атомов элементов

Правило Гунда

Принцип Паули

Принцип наименьшей энергии

Порядок заполнения электронами энергетических уровней и подуровней

Электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией.

На основании изучения линейчатых спектров атомов была установлена следующая последовательность по энергии атомных орбиталей для многоэлектронных атомов:

 

1+0; 2+0; 2+1; 3+0; 3+1; 4+0; 3+2; 4+1;

1; 2; 3; 3; 4; 4; 5; 5;

Для запоминания этого ряда удобно пользоваться правилами Клечковского.

1) В атоме электроны заполняют уровни и подуровни в направлении возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел

2) Если для двух различных уровней и подуровней сумма совпадает, то в первую очередь заполняется тот подуровень, у которого меньше значение главного квантового числа .

В атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел.

Пример. 2

Если:

для первого электрона n=1, l=o, m_l=0, m_s=+1/2.

Для второго электрона n=1, l=o, m_l=0, m_s=+1/2,

при этом принцип Паули нарушается

Если:

для первого электрона n=1, l=o, m_l=0, m_s=+1/2.

Для второго электрона n=1, l=o, m_l=0, m_s=-1/2,

при этом принцип Паули не нарушается.

Другими словами, каждая квантовая ячейка может быть занята не более, чем двумя электронами с противоположно направленными спинами.

Первое следствие из принципа Паули.

Максимальное число электронов на энергетическом уровне равно удвоенному значению квадрата главного квантового числа:

 

Второе следствие из принципа Паули.

Максимальное число электронов на данном энергетическом подуровне определяется выражением:

 

В пределах одного и того же подуровня заполнение орбиталей происходит таким образом, чтобы суммарный спин был максимальным.

Пример. .

Если , тогда при этом правило Гунда нарушается.

Если , тогда при этом правило Гунда не нарушается.

Другими словами, электроны в пределах одного и того же подуровня стремятся занять свободную орбиталь.

 

;

Валентными называются электроны, участвующие в образовании химической связи.

 

3 f

2 d

1 p

s

У некоторых элементов (как правило, имеющих электроны ) происходит так называемый «проскок» электронов. Например, атом хрома имеет конфигурацию внешнего уровня

Квантово-механические представления позволяют объяснить взаимодействия между электронами и ядром в атоме, между атомами – в молекуле, между атомами, ионами и молекулами в комплексных соединениях, газах, жидкостях и твердых телах. На базе квантово-механической теории получил дальнейшее развитие основополагающий закон химии – периодический закон Д.И. Менделеева.