Естественные науки

Как происходит распределение электронов по энергетическим уровням? *Объясните по-простому*Спасибо*

Ну вот этого "по-простому", т. е. в двух словах, точно объяснить нельзя.
_ Николай_
_ Николай_
29 985
Не всегда все так просто.
У изолированных атомов заполняются орбитали в соответствии с "принципом минимума полной энергии". То есть, суммарная энергия электрона на орбитали должна быть минимальной из возможных. А вклад в энергию электрона дают три фактора: его "кинетическая" энергия, потенциальная энергия взаимодействия с ядром и потенциальная энергия взаимодействия с другими электронами. Причем знак первого и третьего слагаемых положителен, а знак второго - отрицателен.
У атома есть, упрощенно, энергетические уровни, которые расщепляются на оболочки. Те же, в свою очередь, расщепляются на орбитали (причем их число соответствует магнитным квантовым числам, соответствующих равноценным ориентациям поверхностей максимальной электронной плотности) .
Вначале заполняются, в основном, ближайшие к ядру энергетические уровни ("близость" определяется количеством максимумов атомной орбитали, а значит, и ее локализацией относительно ядра) ; потому 4s, 5s-орбитали заполняются раньше, чем 3d, 4d соответственно) . Это зовется правилом Клечковского.
С учетом принципа Паули, в результате, электроны вначале заполняют орбитали одной оболочки ближайшего к ядру энергетического уровня так, что вначале каждый электрон находится на своей орбитали (хоть энергия электрона на орбиталях одной оболочки одинакова) . То есть, к примеру, для 2p-оболочки вначале заполняются по одному электрону три орбитали, и только после этого заполняются еще тремя электронами полностью. Это обусловлено тем, что если бы два электрона сразу, изначально, находились на одной орбитали, то у них бы была большая энергия электростатического взаимодействия, что бы увеличивало полную энергию (правило Хунда) .
Направление проекции спинов электронов, которые первыми заполняют оболочки, обусловливается, в основном, взаимодействием его спинового и орбитального магнитного моментов. Если спиновый момент направлен по полю, обусловленному орбитальным моментом, полная энергия уменьшается (тонкая структура) .
Однако, возможны и исключения из правила Клечковского.
Обычно s-орбитали четвертого и пятого энергетических уровней по энергии ниже, чем d-орбитали, соответственно, третьего и четвертого уровней. Потому вначале заполняется, к примеру, 4s-оболочка, а потом уже - 3d. Но бывает, что при полностью заполненной электронами d-оболочкой полная энерги атома становится меньше, чем при незаполненной до конца s-оболочкой. Такое может случаться, когда d-оболочке не хватает одного электрона, а s-оболочка полностью заполнена. Тогда наблюдается электронный проскок с s-орбитали на d-орбиталь у таких атомов, как Mo, Cr, Cu, Ag, Au. Причина проскока состоит в том, что полная энергия полностью заполненного уровня уменьшается.
Но если электростатическое отталкивание при таком проскоке сильно возрастает, то электронный проскок не происходит. Пример - атомы W, Tc.

Похожие вопросы