Энергетический подуровень — это совокупность орбиталей, которые находятся на одном энергетическом уровне и имеют одинаковую форму

Форма орбиталей и облаков характеризуется побочным (орбитальным) квантовым числом l.

Для орбиталей данного энергетического уровня побочное (орбитальное) квантовое число l принимает значения целых чисел от 0 до п -1.

Орбитали, для которых l = 0, имеют форму шара (сферы) и называются s-орбиталями (условно изображаются в виде окружности, рис. 3).

Орбитали, для которых l =1, имеют форму гантели (объемной восьмерки) и называются р -орбиталями (рис. 4).

Орбитали с большими значениями l имеют более сложную форму и обозначаются так:

l = 2: d -орбитали (четырехлистника);

l = 3: f -орбитали (шестилистника).

Энергия орбиталей (Е), которые находятся на одном энергетическом уровне, но имеют различную форму, неодинакова:

Е_s < Е_p <Е_d < E _f.

Поэтому энергетические уровни состоят из энергетических подуровней.

Значит, орбитали одного подуровня имеют одинаковые значения главного квантового числа (п) и одинаковые значения побочного квантового числа (l).

Энергетический подуровень обозначается так: главное квантовое число записывают арабской цифрой; побочное квантовое число записывают соответствующей латинской буквой (s, p, d, f и т. д.). Например; 1s — s-подуровень первого энергетического уровня (п= 1, l = 0); 4 d — d -подуровень четвертого энергетического уровня (п = 4, l = 2). Число значений l для каждого уровня равно главному квантовому числу. Поэтому число подуровней на уровне тоже равно главному квантовому числу.

Орбитали одного подуровня отличаются направлением (ориентацией) в пространстве.

3. Магнитное квантовое число m_; характеризует направление орбиталей (электронных облаков) в пространстве.

Магнитное квантовое число принимает значения целых чисел от - l через 0 до +l.

Число значений m, определяет число орбиталей на подуровне; например:

s-подуровень: l = 0; m = 0 s - орбиталь (рис. 1).

Рис. 1. Форма и направление s-электронной орбитали

р-подуровень: l= 1; m _l = - 1, 0, +1.

Все три р -орбитали взаимно перпендикулярны, они направлены вдоль осей пространственных координат, поэтому их часто обозначают как р_х-, р_y - и р_z-орбитали. Такое обозначение указывает пространственную направленность p-орбиталей (рис. 2).

z

z

p_x p_y p_z

Рис 2. Форма и направление р -электронных орбиталей

Еще более сложные формы имеют d -орбитали (их пять) и f -орбитали (их семь).

Число орбиталей на подуровне равно: 2l + 1.

Графически любая орбиталь изображается в виде клетки (квантовой ячейки): ÿ

s -подуровень: ÿ

р -подуровень:ÿÿÿ

d -подуровень: ÿÿÿÿÿ

f -подуровень: ÿÿÿÿÿÿÿ

Итак, каждая орбиталь и электрон, который находится на этой орбитали, характеризуются тремя квантовыми числами: главным п, побочным l и магнитным m _l

Электрон характеризуется еще одним — спиновым квантовым числом.

4. Спиновое квантовое число (спин электрона) m_s характеризует вращение электрона вокруг своей оси и принимает только два значения: +1/2 и -1/2.

Электрон со спином +1/2 условно изображают так:; со спином -1/2- ¯.

Принцип Паули гласит:

· В атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором всех четырех квантовых чисел.

Поэтому на одной орбитали не может быть больше двух электронов; эти два электрона имеют одинаковый набор трех квантовых чисел (п, l, т) и должны отличаться спинами (спиновым квантовым числом m_s): ¯(табл. 3).