Квантовые числа. Принцип паули

Или: в атоме не может быть даже двух электронов в одинаковом энергетическом состоянии.

Следовательно, в атоме все электроны разные, независимо от их количества. Это значит, что каждая атомная орбиталь с определенными значениями квантовых чисел n, l, m _l может быть занята не более чем двумя электронами, спины которых противоположны по знаку.

Следствия из принципа Паули:

1. Максимальное число электронов на энергетическом уровне равно удвоенному значению квадрата главного квантового числа 2n².

2. Максимальное число электронов на энергетическом подуровне равно 2(2 l + 1), где l – орбитальное квантовое число.

Правило Гунда

Предложено в 1927 г. ученым Ф. Гундом. Согласно этому правилу, устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально.

Орбиталь обычно обозначают в виде квадрата □ внутри которого изображают стрелками электроны с разными значениями спинового квантового числа (14). Число орбиталей на подуровне равно количеству значений магнитного квантового числа.

Например, рассмотрим распределение электронов на р-подуровне элементов II периода (п = 2). У них значение орбитального квантового числа будет равно 1 (/= 1), а магнитного т/ = -1, 0, +1, т. е. три значения магнитного квантового числа, которым соответствуют три орбитали II на р-подуровне. Первая орбиталь заполняется электроном атома бора (В), у которого на р-подуровне имеется один р-электрон В 2s²2р\ У следующего за ним атома

9 9

углерода С 2s 2р на р-подуровне имеется два электрона. При этом второй электрон займет вторую свободную р-орбиталь и суммарный спин будет равен 1 (У₂ + У₂).

У следующего за углеродом атома азота N 2s²2p³ третий р-электрон займет третью свободную орбиталь и суммарный спин будет равен 1,5 (У₂ + У₂ + У₂), т. е. будет иметь максимальное значение из всех возможных других вариантов заполнения р-подуровня электронами атома азота:

В 2s² 2р ¹ ↑ ↑