Co po co Geologowi wiedza o strukturze elektronowej atomu?

Oglądnij film omawiający "Jak opisać stan elektronu w atomie za pomocą liczb kwantowych?" , wprowadzi Cię on w zagadnienia poruszane w tym temacie.

Film: Jak opisać stan elektronu w atomie za pomocą liczb kwantowych?*. GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Główna liczba kwantowa n, przyjmuje wartości liczb naturalnych 1, 2, 3,… i charakteryzuje energię elektronu na danym poziomie energetycznym, czyli w danej powłoce elektronowej.

Wzrastającej wartości n odpowiada wzrastająca wartość energii elektronu:

Poboczna liczba kwantowa l, orbitalna liczba kwantowa, kwantuje orbitalny moment pędu elektronu; charakteryzuje kształt orbitali.

W atomach wieloelektronowych od wartości tej liczby również zależy energia elektronu.

Liczba ta przyjmuje wartości od 0 do n-1:

Często wartości tej liczby zastępuje się odpowiednimi symbolami literowymi oznaczającymi kolejne podpowłoki.

Graficzna reprezentacja orbitali

Orbital typu s ma kształt kuli. Orbital 2s jest większy od orbitalu 1s, a orbital 3s jest jeszcze większy niż orbital 1s oraz 2s. Przypomina to kolejne piłki tenisowe, jedną wewnątrz drugiej. Między kolejnymi kulami znajduje się powierzchnia węzłowa (węzeł), gdzie istnieje zerowe prawdopodobieństwo znalezienia elektronu.

Grafika: Orbitale typu s*. Źródło: ja:User:Azu, licencja: CC BY-SA 3.0.

Orbitale typu p są podobne do „ósemek” albo „klepsydry”. W przypadku orbitali typu p mówimy, że są trójkrotnie zdegenerowane, ponieważ istnieją trzy możliwe orbitale p, położone względem siebie prostopadle, wzdłuż osi x, y i z. Nazywane są odpowiednio p_x, p_y i p_z.

Grafika: Orbitale typu p*. Źródło: ja:User:Azu, licencja: CC BY-SA 3.0.

Orbitale typu d są pięciokrotnie zdegenerowane, przyjmują skomplikowane nazwy i kształty, a ich reprezentacje graficzne przedstawiono poniżej:

Grafika: Orbitale typu d*. Źródło: ja:User:Azu, licencja: CC BY-SA 3.0.

Orbitalna magnetyczna liczba kwantowa m, kwantuje rzut momentu pędu na wyróżniony kierunek; określa w jaki sposób chmura elektronowa zachowuje się w polu magnetycznym.

Liczba ta przyjmuje wartości od -l do +l z zerem włącznie, przy czym liczba możliwych wartości tej liczby wyraża się wzorem 2l + 1.

Spinowa liczba kwantowa s, określa spinowy czyli własny moment pędu elektronu, który dla wszystkich elektronów przyjmuje tylko jedną wartość ½.

Ponieważ s jest zawsze równe +1/2 dla elektronu, nie jest konieczne uwzględnienie tej wartości w zbiorze liczb kwantowych opisujących stan każdego elektronu w atomie.

Magnetyczna spinowa liczba kwantowa ms, to rzut spinu (spinowego momentu pędu) na wyróżniony kierunek, który dla elektronów przyjmuje dwie wartości -½ i +½ - upraszczając, liczba ta określa kierunek obrotu elektronu wokół własnej osi w zewnętrznym polu magnetycznym.

_________________
* Wykorzystano grafiki zamieszczone na Zintegrowanej Platformie Edukacyjnej.