Cum să găsiți numărul de orbitali în fiecare nivel de energie

Nivelurile de energie și orbitalele ajută la descrierea structurii electronice a unui atom. Ele desemnează modul în care electronii sunt dispuși în atomi, iar descrierea unor astfel de energii este derivată din teoria cuantică.

Teoria cuantică postulează că atomii pot exista doar în anumite stări de energie. Dacă un atom, sau un electron prin corelație, schimbă starea, absoarbe sau emite o cantitate de energie egală cu diferența de energie dintre stări.

Energia emisă sau absorbită este cuantificată; este energie caracterizată prin sume definite. Aceste stări de energie permise pot fi descrise prin seturi de numere numite numere cuantice.

Aranjamentul unui electron într-un atom poate fi descris de patru numere cuantice: n, l, m__l_ si m_s. Acestea se referă la nivelul de energie, sub-coajă de electroni, direcția orbitală și respectiv rotirea.

Primul număr cuantic este desemnat de n și este nivelul principal de energie.

Definiția principalului nivel de energie îi spune observatorului dimensiunea orbitalului și determină energia. O creștere în

Primul număr cuantic poate lua doar valori integrale, începând cu 1; n = 1, 2, 3, 4... Fiecare nivel de energie corespunde și unei litere: n = 1 (K), 2 (L), 3 (M), 4 (N) ...

Pentru a calcula cantitatea de orbitali din numărul cuantic principal, utilizați n². Există n² orbitali pentru fiecare nivel de energie. Pentru n = 1, există 1² sau un orbital. Pentru n = 2, există 2² sau patru orbitali. Pentru n = 3 sunt nouă orbitali, pentru n = 4 sunt 16 orbitali, pentru n = 5 sunt 5² = 25 orbitali și așa mai departe.

Pentru a calcula numărul maxim de electroni în fiecare nivel de energie, formula 2n² poate fi folosit, unde n este nivelul principal de energie (primul număr cuantic). De exemplu, nivelul de energie 1, 2 (1)² calculează la doi posibili electroni care se vor încadra în primul nivel de energie.

Al doilea număr cuantic indică subnivelele și este desemnat prin literă l. Acest număr cuantic denotă sub-cochilii electronilor și forma generală a norului de electroni.

Primele două numere cuantice sunt legate. Pentru orice dat n, l poate prelua orice integrală începând cu 0 până la maximum (n – 1); l = 0, 1, 2, 3 ...

Nivelurile cuantice, l = 0, 1, 2, 3 corespund sub-cojilor electronice s, p, d, f, respectiv. Forma lui s este sferică, p are forma opt-cifră, iar orbitalele d și f au un design mai complicat, implicând în cea mai mare parte orbitalele în formă de trifoi.

Fiecare sub-coajă de electroni poate conține o anumită cantitate de electroni, s = 2, p = 6, d = 10 și f = 14.

Al treilea număr cuantic m__l_, denotă modul în care norul de electroni este direcționat în spațiu.

Acest număr cuantic poate avea orice valoare integrală, inclusiv 0, între l și -l (al doilea număr cuantic), sau, m__l = _l... 2, 1, 0, -1, -2... -l

Pentru l = 0, există doar 1 m__l valoare, de asemenea, 0. Acesta conține un singur orbital. Pentru un orbital p, m_l_ = 1, 0, -1. Aceasta corespunde celor trei orbitali p în trei direcții diferite, p_X, p_y, p_z, corespunzător axelor tridimensionale x, y și z.

Al patrulea număr cuantic desemnează rotirea în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic.

Un electron este o particulă încărcată care se rotește pe o axă și, prin urmare, are proprietăți magnetice. Acest număr cuantic nu este legat de n, l, m_lși poate avea doar două valori posibile: +1/2 sau -1/2.

Adăugarea celui de-al patrulea număr cuantic permite electronilor să se umple în orbitali fără a încălca principiul excluderii Pauli. Aceasta afirmă că nu există doi electroni care pot avea același set de patru numere cuantice.

Amintiți-vă că găsirea cantității de orbitali într-un nivel de energie poate fi derivată prin formulă n². Pentru nivelul de energie 3, n = (3)² sau nouă orbitali.

Un calcul mai complet poate fi făcut folosind informațiile din numerele cuantice de mai sus. Pentru n = 3, valorile lui l poate fi adăugat. Pentru l = 0, există un singur orbital, m_l = 0. Pentru l = 1, există trei valori (m_l = −1, 0 sau +1). Pentru l = 2, există cinci valori posibile (m_l = −2, −1, 0, +1 sau +2). Așadar, adăugarea posibilităților dă 1 + 3 + 5 = 9 orbitali în total.