Эта энергетическая последовательность легко может быть описана при помощи эмпирического правила суммы двух первых квантовых чисел, разработанного в 1951-м годуВ. М. Клечковским и иногда называемого правилом (n + l). Это правило основано на зависимости орбитальной энергии от квантовых чисел n и l и описывает энергетическую последовательность атомных орбиталей как функцию суммы . Суть его очень проста:
орбитальная энергия последовательно повышается по мере увеличения суммы , причём при одном и том же значении этой суммы относительно меньшей энергией обладает атомная орбиталь с меньшим значением главного квантового числа . Например, при орбитальные энергии подчиняются последовательности , так как здесь для -орбитали главное квантовое число наименьшее , для -орбитали ; наибольшее , -орбиталь занимает промежуточное положение .
Или же:
При заполнении орбитальных оболочек атома более предпочтительны (более энергетически выгодны), и, значит, заполняются раньше те состояния, для которых сумма главного квантового числа и побочного (орбитального) квантового числа , т.е. , имеет меньшее значение.
|
|
Правило (n + l) в целом хорошо иллюстрирует таблица 1, где по мере постепенного возрастания суммы (n + l) приведена энергетическая последовательность атомных орбиталей. В этой таблице не указаны нереальные (запрещенные квантовой механикой атома) варианты, для которых не выполняется обязательное требование n > l, в частности не указаны комбинации для (n + l)=6:
n | |||
l |
Таблица 1. Энергетическая последовательность орбиталей в изолированных атомах | ||||
(n + l) | n | l | Атомные орбитали | |
1 s | Первый период | |||
2 s | Второй период | |||
2 p | ||||
3 s | Третий период | |||
3 p | ||||
4 s | Четвёртый период | |||
3 d | ||||
4 p | ||||
5 s | Пятый период | |||
4 d | ||||
5 p | ||||
6 s | Шестой период | |||
4 f | ||||
5 d | ||||
6 p | ||||
7 s | Седьмой период | |||
5 f | ||||
6 d | ||||
7 p | ||||
8 s | Начало восьмого периода |
Приведённую в таблице очерёдность заполнения электронами атомных орбиталей удобно представить в виде схемы: