Kuinka löytää jokaisen energiatason orbitaalien määrä

Energiatasot ja kiertoradat auttavat kuvaamaan atomin elektronista rakennetta. Ne osoittavat, kuinka elektronit ovat järjestyneet atomien sisällä, ja tällaisten energioiden kuvaus on johdettu kvanttiteoriasta.

Kvanttiteoria olettaa, että atomeja voi olla vain tietyissä energiatiloissa. Jos atomi tai elektroni korrelaation avulla muuttaa tilaa, se absorboi tai lähettää määrän energiaa, joka on yhtä suuri kuin tilojen välinen energiaero.

Lähetetty tai absorboitu energia kvantitoidaan; se on energia, jolle on tunnusomaista määrätyt määrät. Nämä sallitut energiatilat voidaan kuvata numerosarjoilla, joita kutsutaan kvanttilukuiksi.

Elektronin järjestely atomissa voidaan kuvata neljä kvanttilukua: n, l, m__l_ ja m_s. Nämä liittyvät vastaavasti energiatasoon, elektronien alikuoriin, kiertoradan suuntaan ja pyörimiseen.

Ensimmäisen kvanttiluvun merkitsee n ja on tärkein energiataso.

Pääenergiamääritelmä kertoo tarkkailijalle kiertoradan koon ja määrittää energian. Kasvua

Ensimmäinen kvanttiluku voi ottaa vain integraaliarvot, alkaen 1: stä; n = 1, 2, 3, 4... Jokainen energiataso vastaa myös kirjainta: n = 1 (K), 2 (L), 3 (M), 4 (N) ...

Laske orbitaalien määrä pääkvanttiluvusta käyttämällä n². Niitä on n² kiertoradat kullekin energiatasolle. N: lle = 1, on 1² tai yksi kiertorata. Jos n = 2, on 2² tai neljä kiertorataa. Sillä n = 3 kiertorataa on yhdeksän n = 4 kiertorataa on 16 n = 5 on 5² = 25 kiertoradaa ja niin edelleen.

Kaavan 2 mukaan voidaan laskea elektronien enimmäismäärä kullakin energiatasollan² voidaan käyttää missä n on tärkein energiataso (ensimmäinen kvanttiluku). Esimerkiksi energiataso 1, 2 (1)² laskee kahdelle mahdolliselle elektronille, jotka sopivat ensimmäiseen energiatasoon.

Toinen kvanttiluku tarkoittaa alatasoja ja on merkitty kirjaimella l. Tämä kvanttiluku tarkoittaa elektronien alikuoria ja elektronipilven yleistä muotoa.

Kaksi ensimmäistä kvanttilukua liittyvät toisiinsa. Mistä tahansa n, l voi ottaa minkä tahansa integraalin, joka alkaa 0: sta enintään (n – 1); l = 0, 1, 2, 3 ...

Kvanttitasot, l = 0, 1, 2, 3 vastaavat elektronin osakuoria s, p, d, f, vastaavasti. S: n muoto on pallomainen, p on kahdeksan muotoinen, ja d- ja f-orbitaaleilla on monimutkaisempi muotoilu, johon useimmiten liittyy apilanmuotoisia orbitaaleja.

Jokainen elektronien alakuori voi sisältää tietyn määrän elektroneja, s = 2, p = 6, d = 10 ja f = 14.

Kolmas kvanttiluku m__l_, tarkoittaa kuinka elektronipilvi suuntautuu avaruuteen.

Tällä kvanttiluvulla voi olla mikä tahansa integraaliarvo, 0 mukaan lukien, välillä l ja -l (toinen kvanttiluku) tai m__l = _l... 2, 1, 0, -1, -2... -l

Sillä l = 0, on vain 1 m__l arvo, myös 0. Tämä sisältää vain yhden kiertoradan. P-kiertoradalla m_l_ = 1, 0, -1. Tämä vastaa kolmea orbitaalia kolmessa eri suunnassa, s_x, s_y, s_z, joka vastaa kolmiulotteista x-, y- ja z-akselia.

Neljäs kvanttiluku osoittaa pyörimisen myötä- tai vastapäivään.

Elektroni on varautunut hiukkanen, joka pyörii akselilla, ja siksi sillä on magneettisia ominaisuuksia. Tämä kvanttiluku ei liity n: ään, l, m_l, ja sillä voi olla vain kaksi mahdollista arvoa: +1/2 tai -1/2.

Neljännen kvanttiluvun lisääminen antaa elektronien täyttyä kiertoradoille rikkomatta Paulin poissulkemisperiaatetta. Tämä toteaa, ettei kahdella elektronilla voi olla sama neljän kvanttiluvun joukko.

Muistakaa, että orbitaalien määrän löytäminen energiatasolta voidaan johtaa kaavalla n². Energiatasolle 3 n = (3)² tai yhdeksän kiertoradaa.

Täydellisempi laskenta voidaan tehdä käyttämällä yllä olevien kvanttilukujen tietoja. Sillä n = 3, arvot l voidaan lisätä. Sillä l = 0, kiertorataa on vain yksi, m_l = 0. Sillä l = 1, arvoja on kolme (m_l = −1, 0 tai +1). Sillä l = 2, arvoja on viisi (m_l = −2, −1, 0, +1 tai +2). Joten mahdollisuuksien lisääminen antaa yhteensä 1 + 3 + 5 = 9 kiertorataa.