Основні поняття хімії

Двоїста природа електрона. В основі сучасної теорії будівлі атома лежать наступні основні положення:

1. Електрон має двоїсту (корпускулярно хвильову) природу. Він може поводитися і як частка, і як хвиля: подібно частці, електрон має визначену масу і зарядом; у той же час потік електронів, що рухається, виявляє хвильові властивості, наприклад характеризується здатністю до дифракції. Довжина хвилі електрона , і його швидкість зв'язані співвідношенням де Бройля:

де m — маса електрона.

2. Для електрона неможливо одночасно точно вимірити координату і швидкість. Ніж точніше ми вимірюємо швидкість, тим більше невизначеність у координаті, і навпаки. Математичним вираженням принципу невизначеності служить співвідношення

ħ / 2,

де ∆x — невизначеність положення координати, ∆ υ — погрішність виміру швидкості.

3. Електрон в атомі не рухається по визначених траєкторіях, а може знаходитися в будь-якій частині околоядерного простору, однак імовірність його перебування в різних частинах цього простору неоднакова.

Атомні орбитали. Простір навколо ядра, у якому імовірність перебування електрона досить велика, називають орбиталью.

Орбиталъ — сукупність положень електрона в атомі, тобто область простору, у якій найбільш ймовірне перебування електрона.

3. Квантові числа

Головне квантове число n визначає загальну енергію електрона на даної ор-битали. Воно може приймати будь-як цілі значення, починаючи з одиниці (n = 1, 2, 3,...). Під головним квантовим числом, рівним , мають на увазі, що електрону повідомлена енергія, достатня для його повного відділення від ядра (іонізація атома).

У межах визначених рівнів енергії електрони можуть відрізнятися своїми енергетичними подуровнями. Існування розходжень в енергетичному стані електронів, що належать до різних подуровням даного енергетичного рівня, відбивається побічним (іноді його називають орбітальним) квантовим числом l. Це квантове число може приймати целочисленние значення від 0 до n - 1 (l = 0, 1, ..., п - 1). Звичайно чисельні значення l прийняте позначати наступними буквеними символами:

Значення l: 0 1 2 3 4

Літерне позначення: s p d f g

У цьому випадку говорять про s-, p-, d- ,f-, g-станах електронів, чи про s-, p-, d- ,f-, g-орбиталях.

Побічне (орбітальне) квантове число l характеризує різний енергетичний стан електронів на даному рівні, визначає форму електронної хмари, а також орбітальний момент р — момент імпульсу електрона при його обертанні навколо ядра (звідси і друга назва цього квантового числа — орбітальне)

p = ħ

Таким чином, електрон, володіючи властивостями частки і хвилі, з найбільшою імовірністю рухається навколо ядра, утворити електронну хмару, форма якого в s-, p-, d- ,f-, g-станах різна.Форма електронної хмари залежить від значення побічного квантового числа l. Так, якщо l = 0 (s-орбиталь), та електронна хмара має сферичну форму (кулясту симетрію) і не має спрямованість у просторі. При l = 1 (р-орбиталь) електронна хмара має форму гантелі, тобто форму тіла обертання, отриманого з “вісімки”. Форми електронних хмар d- ,f- і g-електронів набагато складніше.