Химия - это в основном изучение электронных взаимодействий между атомами и молекулами. Понимание поведения электронов в атоме, таких как Принцип ауфбауявляется важной частью понимания химические реакции. Ранние атомные теории использовал идею о том, что электрон атома следовал тем же правилам, что и мини-солнечная система, где планеты были электронами, вращающимися вокруг центрального протонного солнца. Силы электрического притяжения намного сильнее, чем силы гравитации, но следуют тем же основным правилам обратных квадратов для расстояния. Ранние наблюдения показали, что электроны движутся больше как облако, окружающее ядро, а не как отдельная планета. Форма облака, или орбиты, зависела от количества энергии, угловой момент и магнитный момент отдельного электрона. Свойства атома электронная конфигурация описаны четырьмя квантовые числа: N, ℓ, м, а также s.
Первое квантовое число
Первый уровень энергии квантовое число, N. На орбите низкоэнергетические орбиты близки к источнику притяжения. Чем больше энергии вы отдаете телу на орбите, тем дальше оно «уходит». Если вы дадите организму достаточно энергии, он полностью покинет систему. То же самое верно для орбитали электрона. Более высокие значения
N означает больше энергии для электрона, и соответствующий радиус электронного облака или орбитали находится дальше от ядра. Значения N начать с 1 и подняться на целые числа. Чем выше значение n, тем ближе соответствующие энергетические уровни находятся друг к другу. Если к электрону добавляется достаточно энергии, он покидает атом и оставляет положительный ион позади.Второе квантовое число
второе квантовое число угловое квантовое число, ℓ. Каждое значение N имеет несколько значений ℓ в диапазоне значений от 0 до (n-1). Это квантовое число определяет «форму» электронное облако. В химии есть названия для каждого значения ℓ. Первое значение, ℓ = 0, называется s-орбиталью. s орбитали сферические, центрированы на ядре. Второе ℓ = 1 называется p-орбиталью. р-орбитали обычно полярны и образуют каплевидную форму лепестка с острием к ядру. ℓ = 2 орбиталь называется d орбиталью. Эти орбитали похожи на орбитальную форму, но с большим количеством «лепестков», таких как клеверный лист. Они также могут иметь форму кольца вокруг основания лепестков. Следующая орбита, ℓ = 3 называется орбиталь. Эти орбитали имеют тенденцию выглядеть похожими на d-орбитали, но с еще большим количеством «лепестков». Более высокие значения ℓ имеют имена, которые следуют в алфавитном порядке.
Третье квантовое число
Третье квантовое число является магнитным квантовым числом, м. Эти числа были впервые обнаружены в спектроскопии, когда на газообразные элементы воздействовало магнитное поле. Спектральная линия, соответствующая конкретной орбите, будет разделена на несколько линий, когда магнитное поле будет введено поперек газа. Количество разделенных линий будет связано с угловым квантовым числом. Это отношение показывает для каждого значения ℓ соответствующий набор значений м в диапазоне от -ℓ до ℓ найдено. Это число определяет ориентацию орбиты в пространстве. Например, р-орбитали соответствовать ℓ = 1, может иметь м значения -1,0,1. Это будет представлять три разные ориентации в пространстве для двойных лепестков орбитальной формы. Они обычно определяются как рИкс, пY, пZ представлять оси, с которыми они совпадают.
Четвертое квантовое число
Четвертое квантовое число спиновый квант число, s. Есть только два значения для s, + ½ и -½. Их также называют «раскрутить» и «раскрутить». Это число используется для объяснения поведения отдельных электронов, как если бы они вращались по часовой стрелке или против часовой стрелки. Важной частью орбиталей является тот факт, что каждое значение м имеет два электрона и нуждался в способе отличить их друг от друга.
Соотношение квантовых чисел с электронными орбиталями
Эти четыре числа, N, ℓ, м, а также s может быть использован для описания электрона в стабильном атоме. Квантовые числа каждого электрона уникальны и не могут быть разделены другим электроном в этом атоме. Это свойство называется Принцип исключения Паули. У стабильного атома столько же электронов, сколько у протонов. Правила, которым следуют электроны, чтобы сориентироваться вокруг своего атома, просты, как только понятны правила, управляющие квантовыми числами.
Для обзора
- N может иметь целые числа: 1, 2, 3, ...
- Для каждого значения N, ℓ может иметь целочисленные значения от 0 до (n-1)
- м может иметь любое целое число, включая ноль, от -ℓ до + ℓ
- s может быть либо + ½ или -½