Padoms 1: Kā noteikt galveno kvantu skaitu

Esoteric Agenda - Best Quality with Subtitles in 13 Languages (Jūlijs 2019).

Anonim

Kvantu mehānika rāda, ka elektronu var atrast jebkurā vietā pie atoma kodola, bet varbūtība, ka tā atrodas dažādos punktos, ir atšķirīga. Pārvietojoties atomā, elektroni veido elektronu mākoni. Tās vietas, kurās tās visbiežāk sauc par orbitālēm. Elektrona kopējo enerģiju orbītā nosaka ar galveno kvantu skaitu n.

Jums būs nepieciešams

  • - vielas nosaukums;
  • - Periodiska tabula.

Instrukcija

1

Galvenais kvantu skaits ir vesels skaitlis: n = 1, 2, 3, .

. Ja n = ∞, tas nozīmē, ka elektrons ir jonizēta enerģija - enerģija, kas ir pietiekama, lai to atdalītu no kodola.

2

Tajā pašā līmenī elektroni var atšķirties apakšlīmeņos. Šādas vienas un tā paša līmeņa elektronu enerģijas stāvokļa atšķirības atspoguļo sekundārais kvantu skaits l (orbitāls). Tam var būt vērtības no 0 līdz (n-1). L vērtības parasti simboliski attēlo burti. Elektronu mākoņa forma ir atkarīga no sānu kvantu skaitļa vērtības.

3

Elektrona kustība pa slēgtu trajektoriju izraisa magnētiskā lauka izskatu. Elektrona stāvokli magnētiskā momenta dēļ raksturo magnētiskais kvantu skaits m (l). Šis ir elektrona trešais kvantu skaits. Tā raksturo tā orientāciju magnētiskā lauka telpā un ņem vērtību diapazonu no (-l) līdz (+ l).

4

1925. gadā zinātnieki uzskatīja, ka elektronam ir spin. Spin ir elektrona paša leņķiskais impulss, kas nav saistīts ar tā kustību telpā. Centrifūgas skaitam m (s) var būt tikai divas vērtības: +1/2 un -1/2.

5

Saskaņā ar Pauli principu atomam nevar būt divi elektroni ar tādu pašu četru kvantu skaitļu kopumu. Vismaz vienam no tiem jābūt atšķirīgam. Tātad, ja elektrons atrodas pirmajā orbītā, tad galvenais kvantu skaits ir n = 1. Tad unikāli l = 0, m (l) = 0 un m (s) ir iespējamas divas iespējas: m (s) = + 1/2, m (s) = - 1/2. Tāpēc pirmajā enerģijas līmenī var būt ne vairāk kā divi elektroni, un tiem ir dažādi centrifūgas numuri.

6

Otrajā orbitālā galvenais kvantu skaits ir n = 2. Sānu kvantu skaitlis ņem divas vērtības: l = 0, l = 1. Magnētiskais kvantu skaits m (l) = 0 l = 0 un ņem vērtības (+1), 0 un (-1) l = 1. Katrai opcijai ir vēl divi centrifūgas numuri. Tātad maksimālais iespējamais elektronu skaits, kas atrodas otrajā enerģijas līmenī, ir 8.

7

Piemēram, cēlgāzu neona divos enerģijas līmeņos ir pilnīgi aizpildīti elektroni. Kopējais neona elektronu skaits ir 10 (2 no pirmā līmeņa un 8 no otrā). Šī gāze ir inerta, nereaģē ar citām vielām. Citas vielas, kas nonāk ķīmiskās reakcijās, cenšas iegūt cēlgāzu struktūru.

Labi padomi

Lai pilnībā izskaidrotu atomu elektronu čaumalu struktūru visos gadījumos, izņemot Pauli principu, ir jāzina arī vismazākās enerģijas princips un Gunda noteikums.

  • "Ķīmijas sākums", N.E. Kuzmenko, V.V. Eremin, V.A. Popkov, 2008.

Padoms 2: Kāds ir galvenais kvantu skaits

Galvenais kvantu skaits ir vesels skaitlis, kas ir elektronu stāvokļa definīcija enerģijas līmenī. Enerģijas līmenis ir elektronu stacionāru stāvokļu kopums atomā ar līdzīgām enerģijas vērtībām. Galvenais kvantu skaits nosaka elektrona attālumu no kodola un raksturo elektronu enerģiju, kas aizņem šo līmeni.

Elektronu stāvokli raksturojošo skaitļu kopumu sauc par kvantu skaitļiem. Elektrona viļņu funkcija atomā, tās unikālo stāvokli nosaka četri kvantu skaitļi - galvenais, magnētiskais, orbitālais un spline - elementārās daļiņas kustības magnētiskais moments, izteikts kvantitatīvi. Galvenais kvantu skaits tiek apzīmēts kā n. Ja palielinās galvenais kvantu skaits, attiecīgi palielinās orbītā un elektronu enerģija. Jo mazāka ir n vērtība, jo lielāks ir elektrona mijiedarbības ar kodolu vērtība. Ja kopējā elektronu enerģija ir minimāla, tad šādu atomu stāvokli sauc par nepārdomātu vai zemes stāvokli. Atomu ar augstu enerģētisko vērtību sauc par satraukumu. Enerģijas līmenī lielāko elektronu skaitu var noteikt pēc formulas N = 2n2 Kad elektronu pāreja no viena enerģijas līmeņa uz citu, mainās arī galvenais kvantu skaits, kvantu teorijā tiek pieņemts, ka elektronu enerģija tiek kvantēta, tas ir, var pieņemt tikai diskrētu vērtības. Lai uzzinātu elektrona stāvokli atomā, jāņem vērā elektronu enerģija, elektrona mākoņa forma un citi parametri. No dabisko skaitļu lauka, kur n var būt vienāds ar 1 un 2, un 3, un tā tālāk, galvenais kvantu skaits var būt jebkura vērtība. Kvantu teorijā enerģijas līmeņi tiek apzīmēti ar burtiem, n - skaitļu vērtība. Tā perioda numurs, kurā elements atrodas, ir vienāds ar enerģijas līmeņu skaitu atomā, kas atrodas zemes stāvoklī. Visi enerģijas līmeņi sastāv no apakšlīmeņiem. Apakšlīmeņa sastāvā ir atomu orbitāli, kas ir definēti, ko raksturo galvenais kvantu skaits m n, orbitālais skaitlis m l un kvantu skaitlis m ml. Katra līmeņa apakšlīmeņu skaits nepārsniedz n vērtību. Schrödinger viļņa vienādojums ir ērtākais atoma elektroniskās struktūras apraksts.

Padoms 3: Kā noteikt kvantu skaitļus

Mikroskopiskā objekta kvantitatīvā lieluma kvantu skaitlisko vērtību, kas raksturo daļiņu stāvokli, sauc par kvantu skaitu. Ķīmiskā elementa atoms sastāv no kodola un elektrona apvalka. Elektrona stāvokli raksturo tā kvantu skaitļi .

Jums būs nepieciešams

  • periodiskā tabula

Instrukcija

1

Elektrona kvantu skaitu sauc par galveno. Tas nosaka elektronu enerģiju ūdeņraža atomā un viena elektrona sistēmās (piemēram, ūdeņraža līdzīgā hēlija jonos uc). Elektronu enerģija ir vienāda ar E = -13, 6 / (n ^ 2) eV, kur n ņem dabiskās vērtības, daudzos elektronu līmeņos elektronus ar vienādām n vērtībām veido elektronu apvalks vai elektronu līmenis. Līmeņi tiek apzīmēti ar lieliem latīņu burtiem K, L, M ..., kas atbilst kvantu skaitam n = 1, 2, 3 ... Tādējādi, zinot, kādā līmenī elektrons atrodas, var noteikt tā kvantu skaitu n. Maksimālais iespējamais elektronu skaits katrā līmenī ir atkarīgs no n - tas ir 2 * (n ^ 2).

2

Orbitālā kvantu skaitlis l ņem vērtības no 0 līdz n-1 un raksturo orbitālu formu. Tā nosaka apakšsheli, kurā atrodas elektrons. Kvantu skaitam l ir arī burts. Kvantu skaitļi l = 0, 1, 2, 3, 4 atbilst apzīmējumam l = s, p, d, f, g ... Burtu apzīmējumi atrodas ķīmiskā elementa elektroniskajā konfigurācijas ierakstā, no kura mēs varam noteikt kvantu skaitu l. Kopumā var būt 2 (2l + 1) elektroni.

3

Kvantu skaitu ml sauc par magnētisko (l tiek rakstīts no apakšas, kā indeksu). Tas nosaka atomu orbitālās telpas telpisko vērtību un ņem veselu skaitli no l līdz l caur vienu, ti, kopējās (2l + 1) vērtības.

4

Elektrons ir fermions, tas ir, tam ir puscietais spin, kas ir vienāds ar 1/2. Tāpēc tā spin kvantu skaits ms (s tiek rakstīts no apakšas, kā indekss) ņem divas iespējamās vērtības: 1/2 un -1/2, kas ir divas elektrona leņķa impulsa projekcijas uz izvēlētās ass.

  • Elektronu kvantu skaitļi

Padoms 4: Kā atrast kvantu skaitļus

Kvantu skaits raksturo mikroskopiskās pasaules objekta mainīgā lieluma skaitlisko vērtību. Jo īpaši kvantu skaits var noteikt elektrona stāvokli.

Instrukcija

1

Galvenais kvantu skaits tiek uzskatīts par elektrona kvantu skaitu. Tās vērtība norāda uz elektronu enerģiju (piemēram, ūdeņraža atoms vai viena elektrona sistēmās). Elektronu enerģiju aprēķina pēc formulas:
E = -13, 6 / (n ^ 2) eV.
Šeit šeit ir tikai dabas vērtības.

2

Elektroni var veidot tā saukto elektronu līmeni vai elektronu apvalku, ja elektroni ar tādu pašu vērtību n pastāv vairāku elektronu līmeņos. Šajā gadījumā līmenis ir A, B, C.

un tā tālāk, kas atbilst kvantu skaitam n = 3, 2, 1.

Kvantu nozīme, zinot, kādā līmenī atrodas elektrons, nav sarežģīta. Maksimālais elektronu skaits tiešā līmenī ir atkarīgs no skaitļa n - 2 * (n ^ 2).

3

Enerģijas vai elektronu līmenis ir elektrona kopums stabilā stāvoklī. Galvenais ir kvantu skaits, kas parāda attālumu no kodola.

4

Kvantu orbitālais skaitlis 2 var ņemt vērtības no 0 līdz n-2, kas raksturo orbītu formu. Tā raksturo arī apakšsheli, kurā atrodas elektrons. Kvantu skaitam 2 ir burts. Kvantu skaitļi 2 = 0, 1, 2, 3, 4 atbilst apzīmējumam 2 = s, p, d, f, g ... Ir arī vēstules apzīmējumi, kas norāda ķīmiskā elementa elektronisko konfigurāciju. Tie nosaka kvantu skaitu. Tātad, apakšshellā var būt līdz pat 2 * (2l + 1) elektroniem.

5

Kvantu skaitli ml sauc par magnētisko, un l ir norādīts zemāk kā indekss. Viņa dati rāda atomu orbitāli, ņemot vērtības no 1 līdz -1. Kopējā (21 + 1) vērtība.

6

Elektrons būs fermions, kuram ir puscietais spin, kas ir vienāds ar ½. Tā kvantu skaitam būs divas vērtības, proti: ½ un –½. Un arī veikt divas elektrona projekcijas uz ass un tiek uzskatītas par kvantu skaitu ms.

Padoms 5: Kā atrast elektronu skaitu atomos

Atoms sastāv no kodola un tā apkārtējiem elektroniem, kas ap to rotē atomu orbitālēs un veido elektronu slāņus (enerģijas līmeņus). Negatīvi lādētu daļiņu skaits uz ārējiem un iekšējiem līmeņiem nosaka elementu īpašības. Atomu sastāvā esošo elektronu skaitu var atrast, zinot dažus galvenos punktus.

Jums būs nepieciešams

  • - papīrs;
  • - pildspalva;
  • - Mendeljeva periodiskā sistēma.

Instrukcija

1

Lai noteiktu elektronu skaitu, izmantojiet periodisko tabulu D.I. Mendelejevs. Šajā tabulā elementi ir sakārtoti noteiktā secībā, kas ir cieši saistīta ar to atomu struktūru. Zinot, ka atoma pozitīvais lādiņš vienmēr ir vienāds ar elementa kārtas numuru, jūs varat viegli atrast negatīvo daļiņu skaitu. Galu galā ir zināms, ka atoms kopumā ir neitrāls, kas nozīmē, ka elektronu skaits būs vienāds ar protonu skaitu un elementa skaitu tabulā. Piemēram, alumīnija kārtas numurs ir 13. Tāpēc elektronu skaits, kas tam būs, ir 13, nātrijs ir 11, dzelzs ir 26, un tā tālāk.

2

Ja jums ir jāatrod elektronu skaits enerģijas līmeņos, vispirms atkārtojiet Pāvila principu un Hundas likumu. Pēc tam sadaliet negatīvās daļiņas līmeņos un apakšlīmeņos, izmantojot to pašu periodisko sistēmu, vai drīzāk tās periodus un grupas. Līdz ar to horizontālās rindas (perioda) skaits norāda enerģijas slāņu skaitu un vertikālo (grupu) - elektronu skaitu ārējā līmenī.

3

Neaizmirstiet, ka ārējo elektronu skaits ir vienāds ar grupas numuru tikai elementiem, kas atrodas galvenajās apakšgrupās. Negatīvā uzlādēto daļiņu skaita apakšgrupu elementi pēdējā enerģijas līmenī nedrīkst būt lielāki par diviem. Piemēram, Skandināvijā (Sc), kas atrodas 4. grupā, trešajā grupā ir otršķirīga apakšgrupa, no tiem divi ir, bet Galia (Ga), kas atrodas tajā pašā periodā un tajā pašā grupā, bet galvenajā apakšgrupā - ārējā elektroni 3.

4

Rēķinot elektronus atomā, ņemiet vērā, ka pēdējie veido molekulas. Tajā pašā laikā atomi var pieņemt, atbrīvot negatīvi lādētas daļiņas vai veidot kopīgu pāri. Piemēram, ūdeņraža molekulā (H2) ir kopīgs elektronu pāris. Vēl viens gadījums: nātrija fluorīda molekulā (NaF) kopējais elektronu daudzums būs vienāds ar 20. Bet ķīmiskās reakcijas laikā nātrija atoms atdod savu elektronu, un tas paliek 10, un fluors - arī izrādās.

Labi padomi

Atcerieties, ka ārējā enerģijas līmenī var būt tikai 8 elektroni. Un tas nav atkarīgs no elementa stāvokļa periodiskajā tabulā.

  • a tā kā atoms ir elementa numurs

Padoms 6: Kvantu mehānikas pamatprincipi

Kvantu mehānika ir viens no teorētiskās fizikas modeļiem, kas raksturo kvantu kustības likumus. Tā "novēro" mikroobjektu stāvokli un kustību.

Trīs postulāti


Visi kvantu mehānika sastāv no mērījumu relativitātes principa, Heisenbergas nenoteiktības principa un N. Bohr komplementaritātes principa. Viss tālāk kvantu mehānikā ir balstīts uz šiem trim postulātiem. Kvantu mehānikas likumi ir pamats materiāla struktūras izpētei. Ar šo likumu palīdzību zinātnieki ir atklājuši atomu struktūru, izskaidrojuši periodisko elementu sistēmu, pētījuši elementāru daļiņu īpašības un saprata atomu kodolu struktūru. Ar kvantu mehānikas palīdzību zinātnieki paskaidroja atkarību no temperatūras, aprēķināja cieto vielu daudzumu un gāzu siltuma jaudu, noteica struktūru un saprata dažas cietvielu īpašības.

Mērījumu relativitātes princips


Šis princips ir balstīts uz fiziskā daudzuma mērīšanas rezultātiem atkarībā no mērīšanas procesa. Citiem vārdiem sakot, novērotais fiziskais daudzums ir atbilstošā fiziskā daudzuma īpašā vērtība. Tiek uzskatīts, ka ne vienmēr mērījumu precizitāte palielina mērījumu precizitāti. Šo faktu aprakstīja un izskaidroja V. Heisenbergs savā slavenajā nenoteiktības principā.

Nenoteiktības princips


Atbilstoši nenoteiktības principam, palielinoties elementāras daļiņas kustības ātruma mērīšanas precizitātei, palielinās nenoteiktība, ka tā atrodama kosmosā, un otrādi. Šo V. Heisenberga atklājumu N. Bohr izvirzīja kā beznosacījumu metodoloģisku nostāju.
Tātad mērījumi ir vissvarīgākais pētniecības process. Lai novērtētu, ir nepieciešams īpašs teorētisks un metodisks skaidrojums. Un tā trūkums rada nenoteiktību, mērījumā noteica īpašības un objektivitāti. Mūsdienu zinātnieki uzskata, ka tas ir mērījums ar nepieciešamo precizitāti, kas ir galvenais teorētisko zināšanu faktors un novērš nenoteiktību.

Papildināmības princips


Novērošanas līdzekļi ir saistīti ar kvantu objektiem. Papildināmības princips ir tāds, ka eksperimentālos apstākļos iegūtos datus nevar raksturot ar vienu attēlu. Šie dati ir papildu tādā nozīmē, ka parādību kopums sniedz pilnīgu priekšstatu par objekta īpašībām. Bohrs mēģināja īstenot papildināmības principu ne tikai fizikā. Viņš uzskatīja, ka dzīvo būtņu spējas ir daudzpusīgas, un tās ir atkarīgas viena no otras, un, pētot tās, ir jāturpina vērot novērojumu datu papildināmību vēlreiz un atkal.