Виды электронных облаков (орбиталей)

Единственный электрон атома водорода образует вокруг ядра сферическую орбиталь - шарообразное электронное облако, вроде неплотно намотанного клубка пушистой шерсти или ватного шарика.

Сферическую атомную орбиталь ученые договорились называть s-орбиталью. Она самая устойчивая и располагается довольно близко к ядру.

Чем больше энергия электрона в атоме, тем быстрее он вращается, тем сильнее вытягивается область его пребывания и наконец превращается в гантелеобразную p-орбиталь:

Электронное облако такой формы может занимать в атоме три положения вдоль осей координат пространства x, y и z. Это легко объяснимо: ведь все электроны заряжены отрицательно, поэтому электронные облака взаимно отталкиваются и стремятся разместиться как можно дальше друг от друга.

Итак, p-орбиталей может быть три. Энергия их, конечно, одинакова, а расположение в пространстве - разное.

Кроме s - и p-орбиталей, существуют электронные орбитали еще более сложной формы; их обозначают буквами d и f. Попадающие сюда электроны приобретают еще больший запас энергии, двигаются по сложным путям, и в итоге получаются сложные и красивые объемные геометрические фигуры.

Все d-орбитали роде гантели, продетой в бублик.

Правило Гунда определяет порядок заполнения орбиталей определённого подслоя и формулируется следующим образом: суммарное спиновое число электронов данного подслоя должно быть максимальным.

Это означает, что в каждой из орбиталей подслоя заполняется сначала один электрон, а только после исчерпания незаполненных орбиталей на эту орбиталь добавлется второй электрон.

При́нцип Па́ули (принцип запрета) - один из фундаментальных принципов квантовой механики, согласно которому два тождественных фермиона не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии.

В атоме каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной (что отвечает наибольшей связи его с ядром).

Правило Клечковского (также Правило n+l; также используется название правило Маделунга) - эмпирическое правило, описывающее энергетическое распределение орбиталей в многоэлектронных атомах.

Второе правило Клечковского, согласно которому при одинаковых значениях суммы (n+l) орбитали заполняются в порядке возрастания главного квантового числа n. Орбитальная энергия последовательно повышается по мере увеличения суммы, причём при одном и том же значении этой суммы относительно меньшей энергией обладает атомная орбиталь с меньшим значением главного квантового числа.

Электронную структуру атома можно схематически представить электронно-точечным символом, в котором электроны внешней оболочки (или внешнего октета) указывают точками, а ядро вместе с внутренними электронами обозначают химическим символом данного элемента. Электронно-точечный символ лития (Li -) показывает только внешний электрон, который называют валентным электроном. [4]

Вся электронная структура атома: общее число электронов в атоме, число электронных оболочек, число электронов в каждой электронной оболочке и число электронов в самой наружной электронной оболочке, оказывающее наибольшее влияние на химические свойства элемента, - вся эта структура в конечном счете определяется величиной положительного заряда ядра атома. Величина эта, как мы знаем, выражается порядковым номером элемента. Таким образом, величина заряда ядра является тем основным свойством элемента, от которого зависят другие его свойства. Следовательно, не масса атома (его атомный вес) определяет свойства элемента, как считали Д. И. Менделеев и современные ему ученые, а величина положительного заряда его ядра.

Порядок заполнения электронных оболочек (орбиталей с одинаковым значением главного квантового числа n) определяется правилом Клечковского, порядок заполнения электронами орбиталей в пределах одного подуровня (орбиталей с одинаковыми значениями главного квантового числа n и орбитального квантового числа l) определяется Правилом Хунда.