Спектр атома водорода

Электронная оболочка атома — область пространства вероятного местонахождения электронов, характеризующихся одинаковым значением главного квантового числа n и, как следствие, располагающихся на близких энергетических уровнях. Число электронов в каждой электронной оболочке не превышает определенного максимального значения.

Порядок заполнения электронных оболочек (орбиталей с одинаковым значением главного квантового числа n) определяется правилом Клечковского, порядок заполнения электронами орбиталей в пределах одного подуровня (орбиталей с одинаковыми значениями главного квантового числа n и орбитального квантового числа l) определяется Правилом Хунда.

Электронные оболочки обозначаются буквами K, L, M, N, O, P, Q или цифрами от 1 до 7. Подуровни оболочек обозначаются буквами s, p, d, f, g, h, i или цифрами от 0 до 6. Электроны внешних оболочек обладают большей энергией, и, по сравнению с электронами внутренних оболочек, находятся дальше от ядра, что делает их более важными в анализе поведения атома в химических реакциях и в роли проводника, так как их связь с ядром слабее и легче разрывается.

Квантовые числа
Главное квантовое число n обозначает номер уровня.
n = 1-7 (K-Q). Целое число, характеризует энергию электронов, занимающих данный уровень.
n = 1 - Энергия минимальна
n = 7 - Энергия максимальна, электроны слабо связаны с ядром.
N = 2n2,
где N - максимальное число электронов на уровне, n - номер уровня (главное квантовое число).

Орбитальное = побочное квантовое число l - целое от 0 до n - 1, определяет форму орбитали.
ol = 0 – s-орбиталь, шарообразная форма
ol = 1 – p-орбиталь, форма объемной восьмерки («гантель»)
ol = 2 – d-орбиталь, более сложная форма
ol = 3 – f-орбиталь, -«-
Электроны с одинаковым l в пределах одного уровня образуют подуровни. Они отличаются энергией связи с ядром. Их число на уровне равно n, но не более 4.
Подуровни обозначают буквами:
os-подуровень – 1 орбиталь,
op-подуровень – 3 орбитали,
od-подуровень – 5 орбиталей,
of-подуровень – 7 орбиталей.
Элементы, у которых происходит заполнение определенного подуровня, называются соответственно s,p,d,f-элементами.
os-элементы – элементы главных подгрупп 1 и 2 групп и гелий.
op-элементы – элементы главных подгрупп 3-8 групп
od-элементы - элементы вставных декад (переходные элементы)
of-элементы – лантаноиды и актиноиды.

Магнитное квантовое число m определяет расположение орбитали в пространстве (по осям координат).
m принимает значения от –l до +l, включая 0. Число значений, принимаемых m, определяет число орбиталей на подуровне:
l = 0, m = 0 – 1 s-орбиталь
l = 1, m = -1,0,+1 - 3 p-орбитали
l = 2, m = -2,-1,0, +1,+2 – 5 d-орбиталей
l = 3, m = -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 – 7 f-орбиталей

Спиновое квантовое число s характеризует 2 возможных направления вращения электрона вокруг своей оси: s = -½, s = +½
↑↓ - антипараллельные спины.

Принцип Паули. В атоме не может быть 2 электронов, все 4 квантовых числа которых были бы одинаковыми. Поэтому на каждой орбитали может находиться не более 2 электронов.