Народ помогите решить задачку:
Какой эллемент имеет в атоме 5 эллектронов для каждого из которых n=3 и l=2? чему равняется для них значение m1? Должны ли они иметь антипаралелльные спины?
Естественные науки
вопрос по строению атома
Это элемент Бор.
Эти элементы - Хром и Марганец.
Почему они? Для этого нужно рассмотреть понятие квантовых чисел.
1. Понятие квантового числа
Все квантовые числа получают, решая уравнение Шредингера (которое есть объединением уравнения де Бройля и выражения для колебательных процессов квантовых систем) . Решением уравнения есть волновые функции, а при решении волновых функций вводятся квантовые числа. Квантовые числа характеризуют описание состояний квантовой системы; фактически, описывают дискретность энергетического спектра - разбиение его на энергетические уровни (являющиеся, по сути, областями наибольшей вероятности пространственного обнаружения частиц) .
Главное квантовое число n характеризует энергетический уровень. Оно может принимать только целочисленные значения n > 0. Например, для n = 1 уровень - К, для n = 2 уровень - L и т. д.
Орбитальное квантовое число l характеризует энергетический подуровень. Оно может принимать только целочисленные значения l ≥ 0. Например, для l = 0 оболочка - S, для l = 1 оболочка - p и т. д.
Магнитное квантовое число ml характеризует энергетически вырожденную ориентацию орбитали в пространстве. Количество значений ml при определенном значении l равно n' = 2l + 1.
Спиновое квантовое число ms есть значением собственного момента импульса частицы и имеет величину n'' = 2S + 1, где S - число возможных проекций. Опыт Штерна-Герлаха показал, что электроны могут иметь лишь два значения проекции, следовательно, n'' = 1/2.
Функцией, включающей все четыре квантовых числа, есть уже упоминавшаяся волновая функция. По сути, она определяет контуры орбитали. Квадрат модуля ее амплитуды есть вероятностью обнаружения частицы в рассматриваемой точке.
2. Ваша задача
Элемент (-ы)
При n=3 и l=2 мы рассматриваем энергетический уровень M и оболочку d. Следовательно, 5 электронов находятся на 3d-оболочке. Такую электронную конфигурацию имеют Марганец и Хром.
Возможные значения ml
Далее, магнитное квантовое число ml может принимать n' = 2l+1 значений. При l=2 число возможных значений магнитного момента равно 5: ±2, ±1, 0.
Ориентация спинов
Орбитали c одинаковым орбитальным и главным квантовыми числами (в общем, одной оболочки) имеют вырожденное состояние по энергии.
Но, несмотря на это, при заполнении таких орбиталей, вследствие правила Хунда, электроны заполняют вначале все орбитали одной оболочки без компенсации спина друг друга (каждый электрон заполняет отдельную орбиталь; спины параллельны) , а затем уже образуют системы из квазисвязанных пар, полностью заполняющих два свободных квантовых состояния одной орбитали, различающихся проекцией спина на направление движения (то есть, их спины антипараллельны) .
Это правило обусловлено тем, что при уменьшении расстояния между электронами энергия их электростатического отталкивания растет. Потому электроны заполняют такие области, в которых область перекрытия зарядовой плотности (их электростатическое взаимодействие) , а значит, суммарная энергия взаимодействия, минимальны; при этом, проекции их спинов параллельны. Потому дополнительное отталкивание, а значит, и уменьшение энергии электростатического отталкивания, реализуется за счет принципа Паули и обменного взаимодействия.
Поэтому, при количестве орбиталей, равным 5, и такому же количеству электронов на них, электроны не должны иметь антипараллельные спины.
Почему они? Для этого нужно рассмотреть понятие квантовых чисел.
1. Понятие квантового числа
Все квантовые числа получают, решая уравнение Шредингера (которое есть объединением уравнения де Бройля и выражения для колебательных процессов квантовых систем) . Решением уравнения есть волновые функции, а при решении волновых функций вводятся квантовые числа. Квантовые числа характеризуют описание состояний квантовой системы; фактически, описывают дискретность энергетического спектра - разбиение его на энергетические уровни (являющиеся, по сути, областями наибольшей вероятности пространственного обнаружения частиц) .
Главное квантовое число n характеризует энергетический уровень. Оно может принимать только целочисленные значения n > 0. Например, для n = 1 уровень - К, для n = 2 уровень - L и т. д.
Орбитальное квантовое число l характеризует энергетический подуровень. Оно может принимать только целочисленные значения l ≥ 0. Например, для l = 0 оболочка - S, для l = 1 оболочка - p и т. д.
Магнитное квантовое число ml характеризует энергетически вырожденную ориентацию орбитали в пространстве. Количество значений ml при определенном значении l равно n' = 2l + 1.
Спиновое квантовое число ms есть значением собственного момента импульса частицы и имеет величину n'' = 2S + 1, где S - число возможных проекций. Опыт Штерна-Герлаха показал, что электроны могут иметь лишь два значения проекции, следовательно, n'' = 1/2.
Функцией, включающей все четыре квантовых числа, есть уже упоминавшаяся волновая функция. По сути, она определяет контуры орбитали. Квадрат модуля ее амплитуды есть вероятностью обнаружения частицы в рассматриваемой точке.
2. Ваша задача
Элемент (-ы)
При n=3 и l=2 мы рассматриваем энергетический уровень M и оболочку d. Следовательно, 5 электронов находятся на 3d-оболочке. Такую электронную конфигурацию имеют Марганец и Хром.
Возможные значения ml
Далее, магнитное квантовое число ml может принимать n' = 2l+1 значений. При l=2 число возможных значений магнитного момента равно 5: ±2, ±1, 0.
Ориентация спинов
Орбитали c одинаковым орбитальным и главным квантовыми числами (в общем, одной оболочки) имеют вырожденное состояние по энергии.
Но, несмотря на это, при заполнении таких орбиталей, вследствие правила Хунда, электроны заполняют вначале все орбитали одной оболочки без компенсации спина друг друга (каждый электрон заполняет отдельную орбиталь; спины параллельны) , а затем уже образуют системы из квазисвязанных пар, полностью заполняющих два свободных квантовых состояния одной орбитали, различающихся проекцией спина на направление движения (то есть, их спины антипараллельны) .
Это правило обусловлено тем, что при уменьшении расстояния между электронами энергия их электростатического отталкивания растет. Потому электроны заполняют такие области, в которых область перекрытия зарядовой плотности (их электростатическое взаимодействие) , а значит, суммарная энергия взаимодействия, минимальны; при этом, проекции их спинов параллельны. Потому дополнительное отталкивание, а значит, и уменьшение энергии электростатического отталкивания, реализуется за счет принципа Паули и обменного взаимодействия.
Поэтому, при количестве орбиталей, равным 5, и такому же количеству электронов на них, электроны не должны иметь антипараллельные спины.
Похожие вопросы
- Вопрос о строении атома, электроне. Внутри...
- Если взять строение атома любого материала и газа, за счет чего электроны удерживаются возле ядра?
- Помогите плиз !!!Составить схемы строения атомов фтора, неона и натрия.
- Как по рассеянию пучка одних атомов на других атомах можно судить о строении атома?
- Подскажите пожалуйста какова современная модель строения атома? И какие вообще бывают модели строения атома?
- а, b,y - лучи. Строение атома.
- Строение атома.
- Об электронах и строении атомов разных веществ
- 1) недостатки планетарной модели строения атома?
- Если строение атома Резерфорда - теория, которая может быть не действительной,