КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА Главное квантовое число Описание энергетического состояния электрона в атоме проводят с помощью квантовых чисел. Главное квантовое число n характеризует общую энергию электрона или его энергетический уровень. Оно определяет размеры атомной орбитали и может принимать любые целочисленные значения от 1 до . n = 1, 2, 3, …, . Квантовое состояние атома с наименьшей энергией Е1 называется нормальным или основным. Остальные квантовые состояния с более высокими уровнями энергии Е2, Е3, Е4, … называются возбуждёнными. (Возбуждение атома происходит при нагревании, поглощении света и т.д.). Для электронов, находящихся в невозбужденных атомах, главное квантовое число n может принимать значения от 1 до 7 (соответственно номеру периода периодической системы, в котором находится элемент). В нормальном состоянии электрон связан с ядром атома наиболее прочно; при возбуждении атома связь электрона с ядром ослабевает вплоть до отрыва электрона от атома при Е = Е. Энергетические уровни обозначаются или цифрами в соответствии со значениями главного квантового числа, или буквами: n 1 2 3 4 5 6 7 Обозначение уровня K L M N O P Q Орбитальное квантовое число Значение орбитального квантового числа l связано со значением главного квантового числа n: при данном главном квантовом числе n орбитальное квантовое число l может принимать любые целочисленные значения в интервале от 0 до (n – 1). Каждое значение орбитального квантового числа принято обозначать буквенными символами, широко используемыми в неорганической химии: l 0 1 2 3 4… Символы s p d f g… Каждому значению l соответствует определенный энергетический подуровень. Возможное число подуровней для каждого энергетического уровня равно номеру этого уровня. Таким образом, для первых четырех квантовых уровней имеем: Значения n 1 Значения l 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 Обозначение подуровней s s p s p d s p d f 2 3 4 Орбитальное квантовое число l определяет также форму квантовых орбиталей (электронных облаков). Магнитное квантовое число Ориентацию орбиталей в пространстве определяет магнитное квантовое число m. При данном значении орбитального квантового числа l магнитное квантовое число m может принимать любые целочисленные значения от -l до + l, в том числе и нулевое значение, т.е. всего (2l + 1) значений. Например, для l = 2, число значений m равно 5: -2, -1, 0, +1, +2. Спиновое квантовое число Детальное изучение свойств атома водорода показало, что описание состояния электрона в атоме с помощью трех квантовых чисел n, l и m является недостаточным. Электрон еще имеет собственные магнитный и механический моменты, которые объединили общим названием «спин» и ввели еще одно квантовое число – спиновое, или просто спин s. Упрощенно спин представляют как вращение электрона вокруг собственной оси. В соответствии с двумя возможными направлениями «вращения» спин электрона может иметь два значения: +1/2 и -1/2. Электроны, имеющие различный спин, обозначаются стрелками, направленными в противоположные стороны: . В каждой квантовой ячейке (или на одной атомной орбитали) максимально может быть только два электрона, различающихся своими спинами. Четыре квантовых числа n, l движение электрона в атоме. m и s полностью характеризуют