Chemia12

I lliulnw.i ułomów powłoki #lttkli'OllOWfl

	Funkcję falową opisującą stan elektronu nazywamy orbitalem.
	Ponieważ orbital nie ma ostrej granicy odcinającej go od otoczenia,
	przestrzeń rtaj^, większego praw-)
I C/Vv»>vł*vĄ	dopodobieństwa znalezienia elektronu nazywamy przfisf[zenią_naj- -
	więks£ęj_g.ęstoś(/i ^ektronowej.
	Każdy elektron w atomie ma swój adres, czyli komplet liczb kwantowych.
	Jeśli elektron jest opisywany orbitalem, to mówi-
	j my, że „zajmuje orbital".

mcchmiiki kwanlowcj In lówiumic hi Iowę npi.u nv hi. pi/< / Si limdin gcra. ()pisujc ono prawdopodobieństwo znale/ iein,i . I. I.lionn w danym miejscu w atomie w zależności od wielu uwaiunkowau, laku li jak enei gia elektronu, ładunek jądra ilp. Rozwiązaniami równania Schmdingei. są orbitale. Pewne działanie matematyczne na lim kej i talowej, czyli orbi talu, pozwala wyznaczyć przestrzeń, w której prawdopodobieństwo /na lezienia elektronu jest największe.

Równanie Schródingera ma dla każdego atomu nieskończenie wiek rozwiązań. Stan podstawowy atomu opisuje równanie, które jest zwią/a ne z najniższą energią, możliwą do uzyskania przez elektrony w atomu Wszystkie pozostałe rozwiązania opisują stany wzbudzone, czyli stan o wyższych energiach elektronów.

Elektrony są charakteryzowane przez tak zwane liczby kwantów Znajomość wartości 4 liczb kwantowych opisujących dany elektron pi zwala dokładnie zdefiniować orbital. Liczby kwantowe są następujące:

n - główna liczba kwantowa - oznacza numer powłoki, na której znai duje się elektron. Przybiera ona wartości 1, 2, 3, 4, ... Znając wartość można oszacować średnią odległość elektronu od jądra, czyli warto n określa prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w danej odlegli ści od jądra. Ponieważ, jak już mówiliśmy wcześniej, odległość od jąd jest związana z energią, jaką ma dany elektron, główna liczba kwantów , charakteryzuje leż przedział energetyczny związany z położeniem ciel tronu w danym miejscu atomu.

Główna liczba kwantowa jest równoznaczna z przypisanym powl kom literom K, L, M, N itd. Powłoka K odpowiada głównej liczb, kwantowej n = 1, powloką L związana jest z główną liczbą kwantowa n = 2 itd., zgodnie z poniższym schematem podanym w tabeli 4.1 (W nawiasach podane są wartości teoretyczne liczb elektronów na powłokach, które w realnych atomach nigdy nie są osiągane).

Numer powłoki (n)	Oznaczenie literowe	Maksymalna liczba elektronów na powłoce (2n .
1	K	2
2	L	8
3	M	18
4	N	32
5	0	(50)
6	P	(72)
7	0	(98)

Tab. 4.1. Oznaczenie powłok w atomie za pomocą liter lub głównej liczby kwantowi

I - poboczna liczba kwantowa -charakteryzuje kształt orbitali i mo/

przyjmować wartości 0, l, 2, 3.....(// - I). (idy / = 0, zakładamy, że orbi

tal jest kulisty, gdy / przybiera wartości l, 2 lub większe, podpowloki ma ją coraz bardziej złożone kształty.

W .ilniim wodoru • m n i • I, I iuhiii wy/nnc/a jedno/nac/nic głowna liczba kwantowa n W atnm.n Ii o w u lu elektronach {•łowna liczba kwan Iowa określa tylko pi zed/ial nu igelye/.ny, w którym zawiera się energia elektronu, precyzyjnii natomiast energię wskazuje poboczna lie/ha kwantowa /.

Maksym,ilu llc/ba nlukl

llOW 11,1 |)I)V i ii wyiinsl; aln atomy najczgii loj map wypnl nycli ws/yi

|l()(l|IOWll>l-

Kolejne orbitale oznaczamy literami \, /), d,f. Jeśli /    0, to związany

t.i liczbą kulisty orbital nosi nazwę orbitalu s. Jeśli / = I, to związany li) liezbć) orbital nazywamy orbitalem p. lypy poszczególnych orbitali i związanych z nimi wartości pobocznej Iu /by kwantowej / zebrano w poniższej tabeli. (W nawiasie podano oznaczenia teoretyczne, w realnych atomach podpowloki takie nie wy .lypują).

Wartość 1	. 0	1	2	3	^4
Typ orbitalu	s	P	d	f	(9)
Maksymalna llc/ba elektronów	2	6	10	14	(18)

l ii * 4.2. Zestawienie pobocznej liczby kwantowej z typem orbitalu

iii magnetyczna liczba kwantowa - przybiera wartości z przedziału:

|( się w polu magnetycznym* Okazuje się, że poza orbitalem s, który jest kulisty, a więc całkowicie symetryczny, pozostałe orbitale nic mogą usta ■\iac się w zewnętrznym polu magnetycznym w dowolny sposób. Dzieje aę lak dlatego, żc zewnętrzne pole magnetyczne ujawnia w orbitalach

0    wyższych liczbach pobocznych „lepsze'" i „gorsze” przestrzenie.

1’pboayia liczba kwantowa / określa moment pędu elektronu w atj> miL, a magnetyczna liczba kwantowa /?; rzut momentu pędu na jakiś wy m/niouy kierunek w przestrzeni. Jeśli elektron w atomie ma określoną • nergię, to nie może mieć dowolnie dużego momentu pędu. Moment pędu jest wielkością wektorową i rzut tego wektora musi być ściśle nim powiązany, stąd ograniczenia nakładane na magnetyczną liczbę

1    wantową,

ni magnetyczna spinowa liczba kwantowa - może przyjmować lylko dwie wartości: +1/2 i -1/2. Wartości te charakteryzują spin elektronu,

■ /yli, znacznie upraszczając, kierunek obrotu elektronu wokal w Lunie ę polu magnetycznym obrót elektronu może zachodzić w jednym dwóch możliwych kierunków i dlatego liczba np ma tylko dwie dopusz , mIiic wartości.

Można by się zastanawiać, dlaczego aż dwie liczby kwantowe odno ,/ą się do zewnętrznego pola magnetycznego. Ale jeżeli uzmysłowimy .obie, żc elektrony w atomie to poruszające się ładunki ujemne, a więc diobiny generujące wokol siebie pole magnetyczne, staje się jasne, żc muszą one icagnw.u na pole magnetyczne innych elektronów czy ca łych atomów I >la pi I lądu atom wodom ma następujące wartości lu /b