Какие свойства определяют квантовые числа
Состояние электрона в атоме
описывается уравнением Шредингера. Решения уравнения Шредингера для одноэлектронного
атома нумеруются тремя целочисленными параметрами, называемыми квантовыми
числами, которые описывают всю совокупность сложных движений электрона в атоме.
Квантовые числа изменяются дискретно (на единицу). Их всего четыре: главное (n),
орбитальное (l), магнитное (ml) и спиновое (ms). Первые
три характеризуют движение электрона в пространстве, а четвертое – вокруг
собственной оси.
Главное квантовое число (n). Определяет энергетический уровень
электрона, его удаленность от ядра, размер электронного облака. Принимает
целые значения (n = 1, 2, 3 …) и
соответствует номеру периода. Из периодической системы для любого элемента по
номеру периода можно определить число энергетических уровней атома и какой
энергетический уровень является внешним. Электроны,
обладающие близкими значениями энергии, образуют энергетический уровень. Он
содержит строго определенное число электронов – максимально 2n2. Энергетические уровни
подразделяются на s-, p-, d—
и f— подуровни; их число равно номеру
уровня.
Орбитальное
квантовое число (l) характеризует
геометрическую форму орбитали. Принимает значение целых чисел от 0 до (n — 1). Независимо от номера
энергетического уровня каждому значению орбитального квантового числа
соответствует орбиталь особой формы. Набор орбиталей с одинаковыми значениями n называется энергетическим уровнем, c
одинаковыми n и
l — подуровнем.
На
первом энергетическом уровне (n = 1)
орбитальное квантовое число l
принимает единственное значение l = (n — 1) = 0. Форма обитали — сферическая;
на первом энергетическом только один подуровень — 1s. Для второго энергетического уровня (n = 2) орбитальное квантовое число может принимать два значения: l = 0, s— орбиталь – сфера большего размера, чем на первом энергетическом
уровне; l = 1, p— орбиталь – гантель. Таким образом, на втором энергетическом
уровне имеются два подуровня – 2s и 2p. Для третьего энергетического уровня (n = 3) орбитальное квантовое число l принимает три значения: l = 0, s— орбиталь – сфера большего размера, чем на втором энергетическом
уровне; l = 1, p — орбиталь – гантель большего размера, чем на втором энергетическом
уровне; l = 2, d— орбиталь сложной формы.
Таким образом, на третьем энергетическом уровне могут быть
три энергетических подуровня – 3s, 3p и 3d.
Магнитное
квантовое число (ml) характеризует положение электронной орбитали в
пространстве и принимает целочисленные значения от -l до +l, включая 0. Это
означает, что для каждой формы орбитали существует (2l + 1) энергетически равноценных ориентации в пространстве.
Для
s— орбитали (l = 0) такое положение одно и соответствует m = 0. Сфера не может иметь разные ориентации в пространстве.
Для
p— орбитали (l = 1) – три равноценные ориентации в пространстве
(2l + 1 = 3): m = -1, 0, +1.
Для
d- орбитали (l = 2) – пять равноценных ориентаций в пространстве
(2l + 1 = 5): m = -2, -1, 0, +1, +2.
Таким
образом, на s— подуровне – одна орбиталь,
на
p- подуровне – три орбиталей,
на d- подуровне – пять орбиталей,
на f— подуровне
– 7 орбиталей.
Спиновое
квантовое число (ms)
характеризует магнитный момент, возникающий при вращении электрона вокруг своей
оси. Принимает только два значения +1/2 и –1/2, соответствующие противоположным
направлениям вращения. На одной орбитали располагаются два электрона с
противоположным спином, таким образом суммарный спин заполненной орбитали равен
нулю. Например, p-подуровень имеет три орбитали, которые заполняются
последовательно каждая одним электроном и только четвертый электрон заполняет
первую орбиталь с уже имеющимся электроном.
Для рассмотрения электронной формулы атома перейдем на сайт:
Существует четыре квантовых числа электронов и о каждом из них — по порядку.
Главное квантовое число N характеризует энергетический уровень, другими словами это размер энергетического уровня,
чем больше число N — тем больше радиус, на котором находятся электроны.
Орбитальное квантовое число L обозначает форму той области, в которой может находится электрон, число L имеет
значения s (L=0),p (L=1), d (L=2),f (L=3) и также называется энергетической оболочкой или энергетическим подуровнем.
На каждой орбитали находится «2·L + 1» орбиталей, магнитное квантовое число Ml
обозначает орбиталь, на котором находится электрон. Ml может принимать значения ±L.
И последнее квантовое число — спин, он принимает два значения: +½ и -½, обозначающий соответственно
прямое и обратное вращение электрона.
Квантовые числа элемента, или квантовые числа электрона — это четыре квантовых числа, характеризующих состояние
внешнего электрона в атоме, ниже дана таблица квантовых чисел электронов любого атома:
1
H
водород
1s 1
N = 1 L = 0 Ml = 0 Ms = +½
2
He
гелий
1s 2
N = 1 L = 0 Ml = 0 Ms = -½
3
Li
литий
2s 1
N = 2 L = 0 Ml = 0 Ms = +½
4
Be
бериллий
2s 2
N = 2 L = 0 Ml = 0 Ms = -½
5
B
бор
2p 1
N = 2 L = 1 Ml = -1 Ms = +½
6
C
углерод
2p 2
N = 2 L = 1 Ml = 0 Ms = +½
7
N
азот
2p 3
N = 2 L = 1 Ml = 1 Ms = +½
8
O
кислород
2p 4
N = 2 L = 1 Ml = -1 Ms = -½
9
F
фтор
2p 5
N = 2 L = 1 Ml = 0 Ms = -½
10
Ne
неон
2p 6
N = 2 L = 1 Ml = 1 Ms = -½
11
Na
натрий
3s 1
N = 3 L = 0 Ml = 0 Ms = +½
12
Mg
магний
3s 2
N = 3 L = 0 Ml = 0 Ms = -½
13
Al
алюминий
3p 1
N = 3 L = 1 Ml = -1 Ms = +½
14
Si
кремний
3p 2
N = 3 L = 1 Ml = 0 Ms = +½
15
P
фосфор
3p 3
N = 3 L = 1 Ml = 1 Ms = +½
16
S
сера
3p 4
N = 3 L = 1 Ml = -1 Ms = -½
17
Cl
хлор
3p 5
N = 3 L = 1 Ml = 0 Ms = -½
18
Ar
аргон
3p 6
N = 3 L = 1 Ml = 1 Ms = -½
19
K
калий
4s 1
N = 4 L = 0 Ml = 0 Ms = +½
20
Ca
кальций
4s 2
N = 4 L = 0 Ml = 0 Ms = -½
21
Sc
скандий
3d 1
N = 3 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
22
Ti
титан
3d 2
N = 3 L = 2 Ml = -1 Ms = +½
23
Vd
ванадий
3d 3
N = 3 L = 2 Ml = 0 Ms = +½
24
Cr
хром
3d 5
N = 3 L = 2 Ml = 2 Ms = +½
25
Mn
марганец
3d 5
N = 3 L = 2 Ml = 2 Ms = +½
27
Co
кобальт
3d 7
N = 3 L = 2 Ml = -1 Ms = -½
28
Ni
никель
3d 8
N = 3 L = 2 Ml = 0 Ms = -½
29
Cu
медь
3d 10
N = 3 L = 2 Ml = 2 Ms = -½
30
Zn
цинк
3d 10
N = 3 L = 2 Ml = 2 Ms = -½
31
Ga
галлий
4p 1
N = 4 L = 1 Ml = -1 Ms = +½
32
Ge
германий
4p 2
N = 4 L = 1 Ml = 0 Ms = +½
33
As
мышьяк
4p 3
N = 4 L = 1 Ml = 1 Ms = +½
34
Se
селен
4p 4
N = 4 L = 1 Ml = -1 Ms = -½
35
Br
бром
4p 5
N = 4 L = 1 Ml = 0 Ms = -½
36
Kr
криптон
4p 6
N = 4 L = 1 Ml = 1 Ms = -½
37
Rb
рубидий
5s 1
N = 5 L = 0 Ml = 0 Ms = +½
38
Sr
стронций
5s 2
N = 5 L = 0 Ml = 0 Ms = -½
39
Y
иттрий
4d 1
N = 4 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
40
Zr
цирконий
4d 2
N = 4 L = 2 Ml = -1 Ms = +½
41
Nb
ниобий
4d 4
N = 4 L = 2 Ml = 1 Ms = +½
42
Mo
молибден
4d 5
N = 4 L = 2 Ml = 2 Ms = +½
43
Tc
технеций
4d 5
N = 4 L = 2 Ml = 2 Ms = +½
44
Ru
рутений
4d 7
N = 4 L = 2 Ml = -1 Ms = -½
45
Rh
родий
4d 8
N = 4 L = 2 Ml = 0 Ms = -½
46
Pd
палладий
4d 10
N = 4 L = 2 Ml = 2 Ms = -½
47
Ag
серебро
4d 10
N = 4 L = 2 Ml = 2 Ms = -½
48
Cd
кадмий
4d 10
N = 4 L = 2 Ml = 2 Ms = -½
49
In
индий
5p 1
N = 5 L = 1 Ml = -1 Ms = +½
50
Sn
олово
5p 2
N = 5 L = 1 Ml = 0 Ms = +½
51
Sb
сурьма
5p 3
N = 5 L = 1 Ml = 1 Ms = +½
52
Te
теллур
5p 4
N = 5 L = 1 Ml = -1 Ms = -½
53
I
йод
5p 5
N = 5 L = 1 Ml = 0 Ms = -½
54
Xe
ксенон
5p 6
N = 5 L = 1 Ml = 1 Ms = -½
55
Cs
цезий
6s 1
N = 6 L = 0 Ml = 0 Ms = +½
56
Ba
барий
6s 2
N = 6 L = 0 Ml = 0 Ms = -½
57
La
лантан
5d 1
N = 5 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
58
Ce
церий
4f 2
N = 4 L = 3 Ml = -2 Ms = +½
59
Pr
празеодим
4f 3
N = 4 L = 3 Ml = -1 Ms = +½
60
Nd
неодим
4f 4
N = 4 L = 3 Ml = 0 Ms = +½
61
Pm
прометий
4f 5
N = 4 L = 3 Ml = 1 Ms = +½
62
Sm
самарий
4f 6
N = 4 L = 3 Ml = 2 Ms = +½
63
Eu
европий
4f 7
N = 4 L = 3 Ml = 3 Ms = +½
64
Gd
гадолиний
5d 1
N = 5 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
65
Tb
тербий
4f 9
N = 4 L = 3 Ml = -2 Ms = -½
66
Dy
диспрозий
4f 10
N = 4 L = 3 Ml = -1 Ms = -½
67
Ho
гольмий
4f 11
N = 4 L = 3 Ml = 0 Ms = -½
68
Er
эрбий
4f 12
N = 4 L = 3 Ml = 1 Ms = -½
69
Tm
тулий
4f 13
N = 4 L = 3 Ml = 2 Ms = -½
70
Yb
иттербий
4f 14
N = 4 L = 3 Ml = 3 Ms = -½
71
Lu
лютеций
5d 1
N = 5 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
73
Ta
тантал
5d 3
N = 5 L = 2 Ml = 0 Ms = +½
74
W
вольфрам
5d 4
N = 5 L = 2 Ml = 1 Ms = +½
75
Re
рений
5d 5
N = 5 L = 2 Ml = 2 Ms = +½
76
Os
осмий
5d 6
N = 5 L = 2 Ml = -2 Ms = -½
77
Ir
иридий
5d 7
N = 5 L = 2 Ml = -1 Ms = -½
78
Pt
платина
5d 9
N = 5 L = 2 Ml = 1 Ms = -½
79
Au
золото
5d 10
N = 5 L = 2 Ml = 2 Ms = -½
80
Hg
ртуть
5d 10
N = 5 L = 2 Ml = 2 Ms = -½
81
Tl
таллий
6p 1
N = 6 L = 1 Ml = -1 Ms = +½
82
Pb
свинец
6p 2
N = 6 L = 1 Ml = 0 Ms = +½
83
Bi
висмут
6p 3
N = 6 L = 1 Ml = 1 Ms = +½
84
Po
полоний
6p 4
N = 6 L = 1 Ml = -1 Ms = -½
85
At
астат
6p 5
N = 6 L = 1 Ml = 0 Ms = -½
86
Rn
радон
6p 6
N = 6 L = 1 Ml = 1 Ms = -½
87
Fr
франций
7s 1
N = 7 L = 0 Ml = 0 Ms = +½
88
Ra
радий
7s 2
N = 7 L = 0 Ml = 0 Ms = -½
89
Ac
актиний
7d 1
N = 7 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
90
Th
торий
7d 2
N = 7 L = 2 Ml = -1 Ms = +½
91
Pa
протактиний
7d 1
N = 7 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
92
U
уран
7d 1
N = 7 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
93
Np
нептуний
7d 1
N = 7 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
94
Pu
плутоний
7d 1
N = 7 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
95
Am
америций
5f 7
N = 5 L = 3 Ml = 3 Ms = +½
96
Cm
кюрий
7d 1
N = 7 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
97
Bk
берклий
7d 1
N = 7 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
98
Cf
калифорний
5f 10
N = 5 L = 3 Ml = -1 Ms = -½
99
Es
эйнштейний
5f 11
N = 5 L = 3 Ml = 0 Ms = -½
100
Fm
фермий
5f 12
N = 5 L = 3 Ml = 1 Ms = -½
101
Md
менделеевий
5f 13
N = 5 L = 3 Ml = 2 Ms = -½
102
No
нобелий
5f 14
N = 5 L = 3 Ml = 3 Ms = -½
103
Lr
лоуренсий
6d 1
N = 6 L = 2 Ml = -2 Ms = +½
104
Rf
резерфордий
6d 2
N = 6 L = 2 Ml = -1 Ms = +½
105
Db
дубний
6d 3
N = 6 L = 2 Ml = 0 Ms = +½
106
Sg
сиборгий
6d 4
N = 6 L = 2 Ml = 1 Ms = +½
107
Bh
борий
6d 5
N = 6 L = 2 Ml = 2 Ms = +½
108
Hs
хассий
6d 6
N = 6 L = 2 Ml = -2 Ms = -½
109
Mt
мейтнерий
6d 7
N = 6 L = 2 Ml = -1 Ms = -½
110
Ds
дармштадтий
6d 8
N = 6 L = 2 Ml = 0 Ms = -½
111
Rg
рентгений
6d 9
N = 6 L = 2 Ml = 1 Ms = -½
112
Cn
коперниций
6d 10
N = 6 L = 2 Ml = 2 Ms = -½
113
Nh
нихоний
7p 1
N = 7 L = 1 Ml = -1 Ms = +½
114
Fl
флеровий
7p 2
N = 7 L = 1 Ml = 0 Ms = +½
115
Mc
московий
7p 3
N = 7 L = 1 Ml = 1 Ms = +½
116
Lv
ливерморий
7p 4
N = 7 L = 1 Ml = -1 Ms = -½
117
Ts
теннесcин
7p 5
N = 7 L = 1 Ml = 0 Ms = -½
118
Og
оганесон
7p 6
N = 7 L = 1 Ml = 1 Ms = -½
Электронная конфигурация атомов химических элементов