Химия. Учеб. пособие. Квантовые числа. Принцип паули

-19-

СТРОЕНИЕ АТОМА И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА

Квантовые числа. Принцип паули

т. е. чем дальше от ядра находится электрон, тем больше его энергия и тем менее прочно он связан с ядром.

Магнитное квантовое число ni _l. Ориентация электронного облака в пространстве не может быть произвольной и зависит от величины и знака магнитного квантового числа т _l, которое принимает значения

т _l = - l, 0, + l

и определяет количество ориентаций электронных облаков в пространстве, а также энергию электрона в каждой ориентации.

Например, если l = 0 (s-орбиталь), то т _l = 0, т. е. имеется одна ориента­ция s-облака; если l = 1 (р-орбиталь), то ni _l = -1, 0, 1, т. е. возможны три ори­ентации р-облаков; если l = 2 (d-орбиталь), то ш _l = -2, -1, 0, 1, 2, т. е. воз­можны пять ориентаций d-облаков (рис. 2.1).

Число орбиталей, отвечающих одному и тому же значению орбиталь­ного квантового числа l, т. е. одинаковой формы, в данном энергетическом уровне равно (2l + 1).

Магнитное квантовое число т _l - величина векторная и получило такое название, т. к. его значения зависят от взаимодействия магнитного поля, соз­даваемого электроном, с внешним магнитным полем.

Спиновое квантовое число m_s. При исследовании атомных спектров, а именно эффекта Зеемана (расщепление линий в спектрах под действием маг­нитного поля), было введено понятие собственного момента количества дви­жения электрона M_s, которое характеризует вращение его вокруг собствен­ной оси в двух противоположных направлениях и сопровождается появлени­ем собственного магнитного поля:

h I ------------------ —

M_s= — ^/тДп^+Г) ₅

где m_s - спиновое квантовое число электрона (спин электрона).

Это понятие экспериментально подтвердили в 1925 г. английские уче­ные С. Гоудсмит и Г. Уленбек.

Спин - это собственный угловой момент вращения электрона. Спин подчиняется тем же правилам квантования энергии и принимает значения

m_s =±/4-

Графически спин электрона обозначается стрелкой вверх t или вниз I, что отвечает вращению электрона вокруг собственной оси по или против ча­совой стрелки.

Для определения состояния электрона в атоме используется принцип запрета В. Паули (1924 г.): в атоме не может быть двух электронов, у ко­торых все четыре квантовых числа были бы одинаковы.

В Химия. Учеб. пособие

-20-

СТРОЕНИЕ АТОМА И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА