Распределение электронов Ванадия по квантовым ячейкам

Вот! Состояние электронов в атоме с позиции квантово-механической модели оп-

ределяется плотностью вероятности обнаружения электрона в данной области про-

странства. Граничная поверхность, внутри которой сосредоточена область наи-

большей вероятности обнаружения электрона, называется атомной орбиталью

(АО). Атомная орбиталь характеризуется набором трёх параметров, называемых

квантовыми числами.

Главное квантовое число n в основном опpеделяет энеpгию АО. Его зна-

чение равно номеру энергетического уровня, на котором находится электрон.

Оpбитальное квантовое число в основном опpеделяет фоpму АО и, в

некоторой степени, ее энеpгию. Значение определяет энергетический

подуровень (s-, p-, d - или f-), на котором находится электрон.

Магнитное квантовое число m опpеделяет пpостpанственную оpиентацию

данной АО.

Кpоме этих квантовых чисел, хаpактеpизующих АО, имеется еще одно

квантовое число - s (спиновое), являющееся собственной хаpактеpистикой

электpона.

Электроны в атоме расположены на энергетических уровнях, которые со-

держат различные энергетические подуровни, состоящие, в свою очередь, из

определенного количества атомных орбиталей: s - подуровень состоит из одной,

р - подуровень ─ из трех, d - подуровень ─ из пяти и f - подуровень ─ из семи

орбиталей.

Условная запись, представляющая распределение электронов атома по энерге-

тическим уровням и подуровням (атомным орбиталям), называется электронной

формулой атома. Для составления электронной формулы, в которой представ-

лено состояние каждого электрона (его энергия, форма орбитали, магнитные ха-

рактеристики), необходимо знать:

- последовательность заполнения подуровней электронами (принцип наименьшей

энергии),

- максимальную емкость каждого подуровня.

При распределении электронов по квантовым ячейкам следует руководство-

ваться принципом Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым

набором значений всех квантовых чисел, т. е. атомная орбиталь не может содер-

жать более двух электронов, причем их спиновые моменты должны быть проти-

воположными

↑↓

Система обозначений в общем виде выглядит так:

nℓx,

где п - главное, ℓ - орбитальное квантовые числа; х - количество электронов,

находящихся в данном квантовом состоянии. Например, запись 4d3 может быть

истолкована следующим образом: три электрона занимают четвертый энергетиче-

ский уровень, d - подуровень.

Характер застройки энергетических подуровней определяет принадлежность

элемента к тому или иному электронному семейству.

В s-элементах происходит застройка внешнего s-подуровня, например,

11 Na 1s2 2s2 2p6 3s1

В р-элементах происходит застройка внешнего р-подуровня, например,

9 F 1s 2s2 2p5.

К s - и p - семействам относятся элементы главных подгрупп периодической табли-

цы Д. И. Менделеева.

В d-элементах происходит застройка d-подуровня предпоследнего уровня,

например,

2 2 6 2 6 2 2

22Ti 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s.

К d-семейству относятся элементы побочных подгрупп. Валентными у этого се-

мейства являются s-электроны последнего энергетического уровня и d-электроны

предпоследнего уровня.

В f-элементах происходит застройка f-подуровня третьего наружного уровня,

например,

58 Се 1s22s22p63s23p63d l04s24p64d l04f l5s25p65d16s2.

Представителями f-электронного семейства являются лантаноиды и актиноиды.