Понятие об электронном облаке. Волновая функция

Электронное облако — это наглядная модель, отражающая распределение электронной плотности в атоме или молекуле. В качестве наглядной модели состояния электрона в атоме в химии принят образ облака, плотность соответствующих участков которого пропорциональна вероятности обнаружить там электрон. Электронное облако рисуется наиболее плотным (там, где наибольшее число точек) в областях наиболее вероятного обнаружения электрона. Так как электрон несет отрицательный заряд, то его орбиталь представляет собой определенное распределение заряда, которое получило название электронного облака.

Волновая функция:

Вероятность нахождения электрона в определённой области пространства описывается волновой функцией, которая характеризует амплитуду волны, как функцию координат электрона. В наиболее простом случае эта функция зависит от трёх пространственных координат и называется орбиталью. В соответствии с определением волновой функции, орбиталью называется область около ядерного пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона.

Квантовые числа

Квантовые числа:

Для характеристики поведения электрона в атоме введены квантовые числа: главное, орбитальное, магнитное и спиновое.

Главное квантовое число попределяет энергию и размеры электронных орбиталей, принимает значения 1,2,3,4… и характеризует оболочку или энергетический уровень. Чем больше п, тем выше энергия. Оболочки (уровни) имеют буквенные обозначения:K (n=1), L (n=2), M (n=3), N (n=4), Q (n=5).

Орбитальноеl – определяет форму атомной орбитали. Электронные оболочки расщеплены на подоболочки, поэтому орбитальное квантовое число также характеризует энергетические подуровни в электронной оболочке атома. Орбитальные кв. числа принимают целочисленные значения от 0 до (п-1). Подоболочки также обозначаются буквами: подоболочка (подуровень).

Электроны с орбитальным кв. числом 0 называются s- электронами, имеют сферическую форму.

Электроны с орбитальным кв. числом 1 называются р- электронами, форма, напоминающая гантель.

Электроны с орбитальным кв. числом 2 называются d- электронами, форма сложнее чем р- орбитали.

Электроны с орбитальным кв. числом 2 называются f - электронами, форма сложнее чем d- орбитали.

Магнитное кв. число т1 характеризует ориентацию орбитали в пространстве. Принимает целые значения от -1 до +1, включ 0.

Спиновое кв. число тs характеризует собственное вращательное движение электрона вокруг собственной оси, т.е. показывает величину и ориентацию спина, имеет только 2 значения +1/2 и -1/2.

Порядок заполнения орбиталей электронами. Принцип минимума энергии. Принцип Паули. Правило Хунда. Правило Клечковского

При заполнении атомных орбиталей электронами соблюдаются три основные правила.

Правило Клечковского.Заполнение уровней и подуровней происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел. Если для двух орбиталей эта сумма будет одинакова, то электрон идет в ту орбиталь, где n меньше.

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s <3d...

ПринципПаули. На одной атомной орбитали могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами и с набором всех 4-х квантовых чисел.

Правило Гунда. Суммарный спин электронов на подуровне должен быть максимален, т.е. электроны стремятся занять максимальное число свободных квантовых состояний.