Как да намерим броя на орбиталите във всяко енергийно ниво

Енергийните нива и орбиталите помагат да се опише електронната структура на атома. Те определят как електроните са подредени в атомите и описанието на такива енергии е получено от квантовата теория.

Квантовата теория постулира, че атомите могат да съществуват само в определени енергийни състояния. Ако атом или електрон чрез корелация променят състоянието си, той абсорбира или излъчва количество енергия, равно на енергийната разлика между състоянията.

Емитираната или абсорбираната енергия се квантува; това е енергия, характеризираща се с определени суми. Тези разрешени енергийни състояния могат да бъдат описани чрез набори от числа, наречени квантови числа.

Разположението на електрона в атом може да бъде описано чрез четири квантови числа: н, л, m__л_ и m_с. Те се отнасят съответно до енергийно ниво, електронни подчерупки, орбитална посока и спин.

Първото квантово число е обозначено с н и е основното енергийно ниво.

Дефиницията на основното енергийно ниво казва на наблюдателя размера на орбиталата и определя енергията. Увеличение на

Първото квантово число може да приема само интегрални стойности, започвайки с 1; н = 1, 2, 3, 4... Всяко енергийно ниво съответства и на буква: н = 1 (K), 2 (L), 3 (M), 4 (N) ...

Използвайте, за да изчислите сумата на орбиталите от главното квантово число н². Има n² орбитали за всяко енергийно ниво. За n = 1, има 1² или една орбитална. При n = 2 има 2² или четири орбитали. За н = 3 има девет орбитали, за н = 4 има 16 орбитали, за н = 5 има 5² = 25 орбитали и т.н.

За да се изчисли максималният брой електрони на всяко енергийно ниво, формулата 2н² може да се използва, където н е основното енергийно ниво (първо квантово число). Например, енергийно ниво 1, 2 (1)² изчислява до два възможни електрона, които ще се поберат в първото енергийно ниво.

Второто квантово число означава поднива и е обозначено с буквата л. Това квантово число обозначава електронни обвивки и общата форма на електронния облак.

Първите две квантови числа са свързани. За всеки даден н, л може да поеме всеки интеграл, започвайки от 0 до максимум (н – 1); л = 0, 1, 2, 3 ...

Квантовите нива, л = 0, 1, 2, 3 съответстват на електронните подчерупки s, p, d, f, съответно. Формата на s е сферична, p е с форма на осем, а d и f орбиталите имат по-сложен дизайн, включващ предимно орбитали с форма на детелина.

Всяка електронна подчерупка може да съдържа определено количество електрони, s = 2, p = 6, d = 10 и f = 14.

Третото квантово число m__л_, означава как електронният облак е насочен в пространството.

Това квантово число може да има всяка интегрална стойност, включително 0, между л и -л (второто квантово число), или m__л = _l... 2, 1, 0, -1, -2... -л

За л = 0, има само 1 m__л стойност, също 0. Това съдържа само една орбитала. За р орбитала, m_л_ = 1, 0, -1. Това съответства на трите p орбитали в три различни посоки, p_х, стр_у, стр_z, съответстващи на триизмерните оси x, y и z.

Четвъртото квантово число обозначава въртене по посока на часовниковата стрелка или обратно.

Електронът е заредена частица, въртяща се по ос и следователно има магнитни свойства. Това квантово число не е свързано с n, л, m_л, и може да има само две възможни стойности: +1/2 или -1/2.

Добавянето на четвъртото квантово число позволява на електроните да се запълнят в орбитали, без да се нарушава принципът на изключване на Паули. Това гласи, че няма два електрона, които могат да имат еднакъв набор от четири квантови числа.

Спомнете си, че намирането на количеството орбитали в енергийно ниво може да се изведе по формулата н². За енергийно ниво 3, n = (3)² или девет орбитали.

По-завършено изчисление може да се направи, като се използва информацията от квантовите числа по-горе. За н = 3, стойностите на л може да се добави. За л = 0, има само една орбитала, м_л = 0. За л = 1, има три стойности (м_л = -1, 0 или +1). За л = 2, има пет възможни стойности (м_л = -2, -1, 0, +1 или +2). Така че добавянето на възможностите дава общо 1 + 3 + 5 = 9 орбитали.