Квантовые числа электронов

 

Главное квантовое число п определяет общую энергию электрона на данной орбитали (п = 1, 2, 3, ...). Главное квантовое число для атомов известных элементов имеет семь значений: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Число энергетческих уровней в атом равно номеру периода, в котором элемент расположен.

Побочное (ор­битальное) квантовое число l(l = 0, 1, ..., п - 1) оп­ределяет раз­личное энергетическое состояние электронов принадлежащих к различным подуровням данного энер­гетического уровня. Обычно численные значения l принято обозначать бу­квенными символами s, p, d, f. В этом случае говорят о s-, p-, d‑, f-орбиталях. Электрон с наибольшей вероятностью движется вокруг ядра, образуя электронное облако, форма которого в s-, p-, d‑, f-состояниях различна. Форма электронного облака зависит от значе­ния побочного квантового числа l. Так, если l = 0 (s-орбиталь), то электронное облако имеет шаровидную форму (сферическую сим­метрию) и не обладает направленностью в пространстве. При l = 1 (р-орбиталь) электронное облако имеет форму ганте­ли, т.е. форму тела вращения, полученного из «восьмерки». Формы электронных облаков d- и f-электронов намного сложнее.

Форма и направленность в пространстве электронных облаков s- и р-орбиталей:

Первый уровень имее только s-подуровень, второй расщепляется на s- и р-подуровни, третий – на s-, p-, d-подуровни, четвертый, пятый, шестой и седьмой на s-, p-, d-, f-подуровни.

Магнитное квантовое число m_l харак­теризует ориентацию орбитали в пространстве, обусловленную орбитальным магнитным моментом электрона, т.е. появлением магнитного поля (от - l до + l, включая 0, т.е. всего 2l + 1). Каждый энергетический подуровень содержит определенное число орбиталей: s-подуровень состоит из одной орбитали, р-подуровень – из трех, d-подуровень – из пяти, f-подуровень – из семи орбиталей. Графически орбиталь изображается в виде квантовой (энергетической) ячейки.

Максимальное число электронов на одной орбитали определяется числом значений спинового квантового числа.

Спиновое квантовое число т_s отражает наличие у электрона собственного момента импуль­са (от анг. spin – вращение). Для всех электронов абсолютное значение спина всегда равно s = ½ (+½ или -½). Графически электроны с т_s­­ = +½ изображаются стрелкой ↑, а электроны с т_s = -½ стрелкой ↓. Одну орбиталь могут занимать только электроны, имеющие противоположные спины, называют электронами с антипараллельными спинами и обозначают ↑↓.